高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律随堂练习题，共5页。
1．[多选]在利用气垫导轨验证动量守恒定律的实验中，哪些因素可导致实验误差( )
A．导轨安放不水平 B．小车上挡光板倾斜
C．两小车质量不相等 D．两小车碰后连在一起
解析：选AB 导轨不水平，小车速度将会受重力影响，A项可导致实验误差；挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差，B项可导致实验误差。
2．在利用平抛运动做“验证动量守恒定律”实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端的切线保持水平，这样做的目的是( )
A．入射球得到较大的速度
B．入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向
C．入射球与被碰球碰撞时动能无损失
D．入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出
解析：选B 实验中小球能水平飞出是实验成功的关键，只有这样才能使两个小球在空中运动时间相等。
3.如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和带有固定挡板的质量都是M的滑块A、B做“验证动量守恒定律”的实验。
(1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放一质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。
(2)按下按钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B分别与挡板C和D碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2。
(3)重复几次取t1、t2的平均值。
请回答以下几个问题：
①在调整气垫导轨时应注意_________________________________________________；
②应测量的数据还有______________________________________________________；
③作用前A、B两滑块速度与质量乘积之和为________，作用后A、B两滑块速度与质量乘积之和为________(用②所测数据与题中已知数据表示)。
解析：(3)①为了保证滑块A、B作用后均做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平。
②要求出A、B两滑块在卡销放开后的速度，需测出A运动至C的时间t1和B运动至D的时间t2，并且要测量出两滑块到挡板的距离s1和s2，再由公式v＝eq \f(s,t)求出其速度。
③设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA＝eq \f(s1,t1)，vB＝－eq \f(s2,t2)，作用前两滑块静止，均有v＝0，速度与质量乘积之和为0，作用后两滑块的速度与质量乘积之和为eq \f(M＋ms1,t1)－eq \f(Ms2,t2)。
答案：(3)①使气垫导轨水平
②滑块A的左端到挡板C的距离s1和滑块B的右端到挡板D的距离s2
③0 eq \f(M＋ms1,t1)－eq \f(Ms2,t2)
4．在用气垫导轨做“验证动量守恒定律”实验时，左侧滑块质量m1＝200 g，右侧滑块质量m2＝160 g，挡光片宽度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线将两滑块连在一起，如图所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为Δt1＝0.30 s，Δt2＝0.24 s。则两滑块的速度分别为v1′＝________m/s，v2′＝________m/s。烧断细线前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s，烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s。可得到的结论是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
解析：由平均速度公式可得：v1′＝eq \f(0.03,0.30) m/s＝0.1 m/s；v2′＝eq \f(0.03,0.24) m/s＝0.125 m/s；设向右为正方向，因烧断细线之前，两滑块均静止，故烧断细线前m1v1＋m2v2＝0；烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝0.2×(－0.1)kg·m/s＋0.16×0.125 kg·m/s＝0；故说明烧断细线前后动量守恒。
答案：0.1 0.125 0 0 在实验误差范围内，烧断细线前后两滑块动量守恒
5．某同学用图甲所示装置来验证动量守恒定律，实验时先让a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复10次；然后再把b球放在斜槽轨道末端的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。回答下列问题：
(1)在安装实验器材时斜槽的末端应________________________________________。
(2)小球a、b的质量ma、mb的大小关系应满足ma______mb，两球的半径应满足ra______rb(选填“>”“mb，为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径要相等。
(3)由题图甲所示装置可知，小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，b球在前，a球在后，两球都做平抛运动，由图示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为B点，碰撞后a、b两球的落地点分别为A、C点。
(4)小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有mav0＝mavA＋mbvB，
两边同时乘以时间t得mav0t＝mavAt＋mbvBt，
得maeq \x\t(OB)＝maeq \x\t(OA)＋mbeq \x\t(OC)。故选B。
答案：(1)保持水平 (2)> ＝ (3)A C (4)B
B级—选考提能
6．(2022·浙江1月选考)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
(1)实验应进行的操作有________(单选)。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
(2)下表是某次实验时测得的数据：
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是________kg·m/s。(结果保留3位有效数字)
解析：(1)碰撞前将滑轨调成水平，保证碰撞前后A、B做匀速直线运动，没有必要测量滑轨的长度和小车的长度、高度，故选C。(2)由表中数据可知小车A的质量小于B的质量，则碰后小车A反向运动，设碰前小车A的运动方向为正方向，则可知碰后系统的总动量大小为p′＝mBvB－mAvA′，解得p′＝0.200 kg·m/s。
答案：(1)C (2)0.200
7．(2022·重庆高考)如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。
(1)要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是________。
(2)为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做________运动。
(3)测得滑块B的质量为197.8 g，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，其中①为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为______kg·m·s－1(保留2位有效数字)，滑块A碰后的图线为________(选填“②”“③”“④”)。
解析：(1)要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量，故还需要的器材是天平。
(2)为了减小重力对实验的影响，应该让气垫导轨处于水平位置，故调节气垫导轨后要使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动。
(3)取滑块A碰前运动方向为正方向，根据x-t图线可知滑块B碰前的速度为
vB＝eq \f(0.424－0.476,0.9) m/s≈－0.058 m/s
则滑块B碰前的动量为pB＝mBvB＝0.197 8 kg×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(－0.058))m/s≈－0.011 kg·m/s
由题意可知两滑块相碰要符合碰撞制约关系，则④图线为碰前A滑块的图线，由图可知碰后③图线的速度大于②图线的速度，根据“后不超前”的原则可知③为碰后A滑块的图线。
答案：(1)天平 (2)匀速直线 (3)－0.011 ③A的质量/kg
B的质量/kg
碰撞前A的速度大小/(m·s－1)
碰撞后A的速度大小/(m·s－1)
碰撞后B的速度大小/(m·s－1)
0.200
0.300
1.010
0.200
0.800