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1、高考物理一輪復(fù)習(xí):26 實驗: 驗證動量守恒定律
姓名:________ 班級:________ 成績:________
一、 實驗探究題 (共12題;共53分)
1. (5分) (2017高二下吳忠期中) 某同學(xué)用圖(1)所示裝置通過半徑相同的a、b兩球的碰撞來驗證動量守恒定律.實驗時把無摩擦可轉(zhuǎn)動支架Q放下,先使a球從斜槽上某一固定位置P由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡.重復(fù)上述操作10次,得到10個落點痕跡.再把支架Q豎起,放上b球,讓a球仍從位置P由靜止開始滾下,到達(dá)軌道水平末端時和b球碰撞后,a、b分別在記錄紙上留
2、下各自的落點痕跡,重復(fù)這種操作10次.圖中O點是水平槽末端在記錄紙上的垂直投影點,O′為支架上b球球心在記錄紙上的垂直投影點.
(1)
碰撞后b球的水平射程應(yīng)取圖中________段.
(2)
在以下選項中,哪些是本次實驗必須進(jìn)行的測量?
答:(填選項號).
A . 水平槽上未放b球時,測量a球落點位置到O點(或O′點)的距離
B . a球與b球碰撞后,測量兩球落點位置到O點(或O′點)的距離
C . 測量a球或b球的直徑
D . 測量a球和b球的質(zhì)量M和m
E . 測量P點相對于水平槽面的高度
(3)
實驗中若某同學(xué)測量了小球直徑,使用千分尺所得的結(jié)果如圖(
3、2)所示,則球的直徑D=________cm
(4)
按照本實驗方法,驗證動量守恒的驗證式是:________.(用(2)中和圖(1)中的字母表示)
2. (9分) (2019高三上隆化月考) 碰撞一般分為彈性碰撞和非彈性碰撞,發(fā)生彈性碰撞時,系統(tǒng)的動量守恒,機械能也守恒;發(fā)生非彈性碰撞時,系統(tǒng)的動量守恒,但機械能不守恒。為了判斷碰撞的種類,某實驗興趣小組用如圖“碰撞實驗器”設(shè)計了如下實驗。實驗步驟如下:
①按照如圖所示的實驗裝置圖,安裝實物圖。
②調(diào)整斜槽末端水平,O為斜槽末端豎直投影。
③在軌道上固定一擋板S,從貼緊擋板S處由靜止釋放質(zhì)量為m1的小球 1,小球1落在P點
4、,用刻度尺測得P點與O點距離2L。
④在裝置末端放置一個大小與小球1相同的小球2,其質(zhì)量為m2?,F(xiàn)仍從S處靜止釋放小球1,小球1與小球2發(fā)生正碰,小球2落在N點,小球1落在M點,測得OM為L,ON為3L。
(1) 若入射小球質(zhì)量為 ,半徑為r1,被碰小球質(zhì)量為 ,半徑為r2,則要求_______。
A . ;
B . ;
C . ;
D . ;
(2) 小球1與小球2的質(zhì)量之比 ∶ =________。
(3) 若兩小球均看作質(zhì)點,以兩球為系統(tǒng),碰前系統(tǒng)初動能Ek0=________,碰后系統(tǒng)末動能Ek=________,則系統(tǒng)機械能 _____
5、___(選填“守恒”或“不守恒”),可以得出兩球的碰撞是________碰撞。(Ek0、Ek用題目中字母H、m2、L和重力加速度g表示)
3. (4分) 某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗證動量守恒定律,同時測量彈簧的彈性勢能,實驗裝置如圖甲所示,兩滑塊A、B上各固定一相同窄片。部分實驗步驟如下:
I.用螺旋測微器測量窄片的寬度d;
II.將氣墊導(dǎo)軌調(diào)成水平;
II.將A、B用細(xì)線綁住,在A.B間放入一個被壓縮的輕小彈簧;
IV.燒斷細(xì)線,記錄A、B上的窄片分別通過光電門C、D的擋光時間t1、t2。
(1) 若測量窄片的寬度d時,螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示,則d=________mm。
6、
(2) 實驗中,還應(yīng)測量的物理量是______
A.滑塊A的質(zhì)量m1以及滑塊B的質(zhì)量m2
B.燒斷細(xì)線后滑塊A、B運動到光電門C、D的時間tA、tB
C.燒斷細(xì)線后滑塊
A . B運動到光電門C、D的路程x1、x2
(3) 驗證動量守恒定律的表達(dá)式是________;;燒斷細(xì)線前彈簧的彈性勢能Ep=________。(均用題中相關(guān)物理量的字母表示)
4. (3分) (2018浙江模擬) 某物理興趣小組利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗,步驟如下:
A.用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為 和 ;
B.安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌水平;
7、
C.向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣;
D.把A、B兩滑塊放到導(dǎo)軌上,并給他們一個初速度,同時開始閃光照相,閃光的時間間隔設(shè)定為 。照片如圖該組同學(xué)結(jié)合實驗過程和圖象分析知:該圖象是閃光4次攝得的照片,在這4次閃光的瞬間,A、B兩滑塊均在 刻度范圍內(nèi):第一次閃光時,滑塊B恰好通過 處,滑塊A恰好通過 處;碰撞后有一個物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。
(1) 以上情況說明兩滑塊的碰撞發(fā)生在第一次閃光后________; ;
(2) 設(shè)向右為正方向,試分析碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是________; ,碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是________; ,以上實驗結(jié)果說明在碰撞過程中保持不
8、變的物理量是________。
5. (5分) (2017高二上永年開學(xué)考) 如圖為實驗室中驗證動量守恒實驗裝置示意圖
(1) 若入射小球質(zhì)量為m1,半徑為r1;被碰小球質(zhì)量為m2,半徑為r2,則
A . m1>m2r1>r2
B . m1>m2r1<r2
C . m1>m2r1=r2
D . m1<m2r1=r2
(2) 為完成此實驗,以下所提供的測量工具中必需的是 ?。ㄌ钕铝袑?yīng)的字母)
A . 直尺
B . 游標(biāo)卡尺
C . 天平
D . 彈簧秤
E . 秒表
(3) 設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1,被碰小球的質(zhì)量為m2,P為碰前入射小球落點的平均位置,則關(guān)
9、系式(用m1、m2及圖中字母表示)________成立,即表示碰撞中動量守恒.
(4) 在實驗裝置中,若斜槽軌道是光滑的,則可以利用此裝置驗證小球在斜槽上下滑過程中機械能守恒,這時需要測量的物理量有:小球釋放初位置到斜槽末端的高度差h1;小球從斜槽末端做平拋運動的水平移s、豎直高度h2,則所需驗證的關(guān)系式為:________.
6. (3分) 用如圖所示裝置可驗證彈性碰撞中的動量守恒,現(xiàn)有質(zhì)量相等的a、b兩個小球用等長的不可伸長的細(xì)線懸掛起來,b球靜止,拉起a球由靜止釋放,在最低點a、b兩球發(fā)生正碰,碰后a球速度為零,完成以下問題:
(1) 實驗中必須測量的物理量有:_____
10、_________________
A . a、b球的質(zhì)量m
B . 細(xì)線的長度L
C . 釋放時a球偏離豎直方向的角度θ1
D . 碰后b球偏離豎直方向的最大角度θ2
E . 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭
(2) 利用上述測量的物理量,驗證動量守恒定律的表達(dá)式為:________
7. (7分) 某同學(xué)把兩個大小不同的物體用細(xì)線連接,中間夾一被壓縮的彈簧,如圖所示,將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上,燒斷細(xì)線,觀察物體的運動情況,進(jìn)行必要的測量,探究物體間相互作用時的不變量.
(1) 該同學(xué)還必須有的器材是________;
(2) 需要直接測量的數(shù)據(jù)是________;
(
11、3) 根據(jù)課堂探究的不變量,本實驗中表示碰撞前后不變量的表達(dá)式應(yīng)為________.
8. (3分) (2017高一下新余期末) 某同學(xué)用如圖所示的裝置,利用兩個大小相同的小球做對心碰撞來驗證動量守恒定律,圖中AB是斜槽,BC是水平槽,它們連接平滑,O點為重錘線所指的位置.實驗時先不放置被碰球2,讓球1從斜槽上的某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡,重復(fù)10次.然后將球2置于水平槽末端,讓球1仍從位置G由靜止?jié)L下,和球2碰撞.碰后兩球分別在記錄紙上留下各自的痕跡,重復(fù)10次.實驗得到小球的落點的平均位置分別為 M、N、P.
(1)
在此實驗中,球1的
12、質(zhì)量為m1,球2的質(zhì)量為m2,需滿足m1________m2(選填“大于”、“小于”或“等于”).
(2)
被碰球2飛行的水平距離由圖中線段________表示.
(3)
若實驗結(jié)果滿足 =________,就可以驗證碰撞過程中動量守恒.
9. (2分) (2019高一下巴東月考) 在“驗證動量守恒定律”的實驗中:
(1) 在確定小球落地點的平均位置時通常采用的做法是________,其目的是X減小實驗中的________(選填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”).
(2) 入射小球每次必須從斜槽上________滾下,這是為了保證入射小球每一次到達(dá)斜槽末端時速度相同.
13、
(3) 入射小球的質(zhì)量為m1,被碰小球的質(zhì)量為m2,在m1>m2時,實驗中記下了O、M、P、N四個位置(如圖所示),若滿足________(用m1、m2、OM、OP、ON表示),則說明碰撞中動量守恒;若還滿足________(只能用OM、OP、ON表示),則說明碰撞前后動能也相等.
10. (3分) (2019高一下齊齊哈爾期末) 為驗證碰撞中的動量守恒,某同學(xué)選取了體積相同、質(zhì)量不同的小球1、2,按以下步驟進(jìn)行實驗:
①用天平測出小球1、2的質(zhì)量并分別記為m1和m2。
②按圖安裝好實驗裝置,在與斜槽末端距離為d處固定一豎直擋板,并在擋板上貼上白紙和復(fù)寫紙,記下小球位于斜槽末端時球
14、心在白紙上的投影點為O。
③先不放小球2,讓小球1從斜槽頂端S處由靜止開始滾下;然后將小球2放在斜槽末端,讓小球1仍從斜槽頂端S處由靜止?jié)L下,使二者發(fā)生碰撞,結(jié)果在白紙上一共打下了三個點。多次重復(fù)步驟③,將小球在白紙上的三個平均落點分別記為A,B,C。
④用毫米刻度尺量出三個落點到O點的距離。
(1) 實驗中m1與m2的大小關(guān)系為m1________m2(選填“>”“=”或“<”);斜槽與小球間的摩擦力對實驗的驗證________(選填“有”或“無”)影響。
(2) 若測得O、A兩點的間距為y1,O、B兩點的間距為y2,O、C兩點的間距為y3,只要關(guān)系式________(用題中所
15、給的物理量表示)在誤差允許的范圍內(nèi)成立,則說明碰撞中動量是守恒的。
11. (3分) (2017高二下重慶期中) 某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗,氣墊導(dǎo)軌裝置如圖所示,所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈簧架、光電門等組成.實驗時,將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平并接通兩個光電計時器,然后充氣,把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間,讓滑塊1通過彈射架運動起來去碰撞滑塊2.
實驗結(jié)果如下:滑塊1通過光電門1的擋光時間為△t1=10.0110﹣3s,反彈后再次通過光電門1的擋光時間為△t2=30.0010﹣3s;滑塊2通過光電門2的擋光時間為△t3=15.0910﹣3s.測出擋光片的寬度為d=5
16、mm,測得滑塊l(包括撞針)的質(zhì)量為m1=100g,滑塊2(包括彈簧)質(zhì)量m2=200g.以下問題中,最終的計算結(jié)果均保留一位有效數(shù)字:
(1)
氣墊導(dǎo)軌的作用是________;
(2)
兩滑塊組成的系統(tǒng)碰撞前的總動量為________kg?m/s,碰撞后的總動量為________kg?m/s;
(3)
請你繼續(xù)分析本實驗,在誤差允許的范圍內(nèi),兩滑塊組成的系統(tǒng)碰撞前、后的總動能不變?答:________(填“不變”或“變”).
12. (6分) (2017高一下欽北期末) 用如圖1所示的裝置,來驗證碰撞過程中的動量守恒.圖中PQ是斜槽,QR為水平槽.O點是水平槽末端R
17、在記錄紙上的垂直投影點,A、B兩球的質(zhì)量之比mA:mB=3:1.先使A球從斜槽上某一高度處由靜止釋放,在水平地面的記錄紙上留下落點痕跡P,重復(fù)10次,得到10個落點.再把B球放在水平槽上的末端R處,讓A球仍從同一高度處由靜止釋放,與B球碰撞,碰后A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡,重復(fù)10次.A、B兩球在記錄紙上留下的落點痕跡如圖2所示,其中米尺的零點與O點對齊.
(1)
碰撞后A球的水平射程應(yīng)取________cm.
(2)
下列說法中不符合本實驗要求的是 .(選填選項前面的字母)
A . 球A比球B質(zhì)量大或者小均可,但二者的直徑必須相同
B . 在同一組實驗的不同
18、碰撞中,每次A球必須從同一高度由靜止釋放
C . 安裝軌道時,軌道末端必須水平
D . 需要使用的測量儀器有天平和刻度尺
(3)
本實驗巧妙地利用小球飛行的水平距離表示小球的水平速度.下面的實驗條件中,可能不能使小球飛行的水平距離的大小表示為水平初速度大小的是 .
A . 使A,B兩小球的質(zhì)量之比改變?yōu)?:1
B . 升高小球初始釋放點的位置
C . 使A,B兩小球的直徑之比改變?yōu)?:3
D . 升高桌面的高度,即升高R點距地面的高度.
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參考答案
一、 實驗探究題 (共12題;共53分)
1-1、
1-2、
1-3、
1-4、
2-1、
2-2、
2-3、
3-1、
3-2、
3-3、
4-1、
4-2、
5-1、
5-2、
5-3、
5-4、
6-1、
6-2、
7-1、
7-2、
7-3、
8-1、
8-2、
8-3、
9-1、
9-2、
9-3、
10-1、
10-2、
11-1、
11-2、
11-3、
12-1、
12-2、
12-3、