（講練測）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題62 驗(yàn)證動量守恒定律（測）（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、專題62 驗(yàn)證動量守恒定律（測） 【滿分：60分時間：45分鐘】 實(shí)驗(yàn)題（共5小題，每題12分） 1．某同學(xué)用如圖所示裝置，通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動量守恒定律。 A B （1）實(shí)驗(yàn)中必須要求的條件是（　　?。? A．斜槽軌道盡量光滑以減少誤差 B．斜槽軌道末端的切線必須水平 C．入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等，且大小相同 D．入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下 （2）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量（）（填選項(xiàng)號） A．水平槽上未放B球時，測量A球落點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離 B．A球與B球碰撞后，測量A球落點(diǎn)M到O點(diǎn)的距離 C．A球與B球碰

2、撞后，測量B球落點(diǎn)N到O點(diǎn)的距離 D．測量A球或B球的直徑 E．測量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比） F．測量釋放點(diǎn)G相對于水平槽面的高度 G．測量水平槽面離地的高度 （3）某次實(shí)驗(yàn)中得出的落點(diǎn)情況如下圖所示，假設(shè)碰撞過程中動量守恒，則入射小球質(zhì)量m1和被碰小球質(zhì)量m2之比為____________。 【答案】(1) BD (2) A、B、C、E (3) 4：1 【名師點(diǎn)睛】本題考查了通過平拋運(yùn)動驗(yàn)證動量守恒定律的方法。 2．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個用打點(diǎn)計(jì)時器驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速直線運(yùn)動，然后與原來靜止在前方的小車B相

3、碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動．他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示，在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時器的電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力． ①若已得到打點(diǎn)紙帶如圖甲所示，并將測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動起始的第一點(diǎn)，若要計(jì)算小車A的碰前速度以vA及計(jì)算A和B碰后的共同速度v共，應(yīng)分別選擇紙帶的哪一段？（“AB”、“BC”、“CD”或“DE”） ②若已測得小車A的質(zhì)量 m1=0.40kg，小車B的質(zhì)量m2=0.20kg，那么碰前兩小車的總動量為多少？碰后兩小車的總動量為多少？ 【答案】①BC，DE；②0.420kg?m/s；0.417kg?m/s． 【解析】 ①

4、推動小車由靜止開始運(yùn)動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運(yùn)動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，故BC段為勻速運(yùn)動的階段，故選BC計(jì)算碰前的速度；碰撞過程是一個變速運(yùn)動的過程，而A和B碰后的共同運(yùn)動時做勻速直線運(yùn)動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應(yīng)選DE段來計(jì)算碰后共同的速度． ②碰前小車的速度為誒：vA===1.05m/s， 碰前的總動量為：P=mAvA=0.4×1.05=0.420kg?m/s； 碰后小車的共同速度為：v===0.695m/s， 碰后的動量為：P′=（mA+mB）v=（0.4+0.2）×0.695=0.417kg?m/s； 【名師點(diǎn)睛】本題考查了驗(yàn)證動量守

5、恒定律實(shí)驗(yàn)，分析清楚小車運(yùn)動過程，運(yùn)用速度公式、動量計(jì)算公式即可正確解題，要掌握根據(jù)紙帶求速度的方法．①小車做勻速直線運(yùn)動時，在相等時間內(nèi)的位移相等，分析小車的運(yùn)動過程，然后答題；②根據(jù)圖象，由速度公式求出小車的速度，然后由P=mv求出動量． 3．如圖為實(shí)驗(yàn)室常用的氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動量守恒實(shí)驗(yàn)的裝置。兩個帶有等寬遮光條的滑塊A和B，質(zhì)量分別為mA、mB，在A、B間用細(xì)線水平壓住一輕彈簧，將其置于氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌使其能實(shí)現(xiàn)自由靜止，這是表明_____________，燒斷細(xì)線，滑塊A、B被彈簧彈開，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為tA和tB，若有關(guān)系式____________

6、_成立，則說明該實(shí)驗(yàn)中動量守恒。 【答案】氣墊導(dǎo)軌水平， 【解析】 【名師點(diǎn)睛】滑塊靜止，處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，據(jù)此分析答題；求出滑塊速度，由動量守恒定律分析答題；本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用速度公式、動量守恒定律即可正確解題。 4．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(yàn)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(diǎn)為重錘線所指的位置．實(shí)驗(yàn)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

7、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(shí)驗(yàn)得到小球的落點(diǎn)的平均位置分別為M、N、P． （1）在該實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用的器材是下列器材中的． A天平 B游標(biāo)卡尺 C刻度尺 D大小相同的鋼球兩個 E大小相同的鋼球和硬橡膠球各一個 （2）在此實(shí)驗(yàn)中，球1的質(zhì)量為m1，球2的質(zhì)量為m2，需滿足m1m2（選填“大于”、“小于”或“等于”）． （3）被碰球2飛行的水平距離由圖中線段表示． （4）若實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足m1?=，就可以驗(yàn)證碰撞過程中動量守恒． 【答案】（1）ACE；（2）大于；（3）；（4）m1+m2 【解析】 （2）在小球碰撞過程中水平方向動量守恒

8、定律故有：m1v0=m1v1+m2v2 在碰撞過程中動能守恒故有：m1v02=m1v12+m2v22 解得：v1= 要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1﹣m2＞0， 故答案為：大于． （3）1球和2球相撞后，2球的速度增大，1球的速度減小，都做平拋運(yùn)動，豎直高度相同，所以所以碰撞后2球的落地點(diǎn)是P點(diǎn)，所以被碰球2飛行的水平距離由圖中線段 表示； （4）N為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，M為碰后入射小球的位置，P為碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小 【名師點(diǎn)睛】本題是運(yùn)用等效思維方法，平拋時間相等，用水平位移代替初速度，這樣將不便驗(yàn)證的方程變成容易驗(yàn)證．（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理，選擇需要進(jìn)行

9、實(shí)驗(yàn)的器材；寫出驗(yàn)證動量守恒定律的表達(dá)式，根據(jù)表達(dá)式中的物理量選擇需要的測量工具；（2）為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量．（3）小球1和小球2相撞后，小球2的速度增大，小球1的速度減小，都做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動規(guī)律不難判斷出；（4）先根據(jù)平拋運(yùn)動的特點(diǎn)判斷碰撞前后兩個小球的落地點(diǎn)，再求出碰撞前后兩個小球的速度，根據(jù)動量的公式列出表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)看碰撞前后的動量是否相等． 5．兩位同學(xué)用如圖甲所示裝置，通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動量守恒定律． ①實(shí)驗(yàn)中必須滿足的條件是． A．斜槽軌道盡量光滑以減小誤差 B．斜槽軌道末端的

10、切線必須水平 C．入射球A每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下 D．兩球的質(zhì)量必須相等 ②測量所得入射球A的質(zhì)量為mA，被碰撞小球B的質(zhì)量為mB，圖甲中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時，先讓入射球A從斜軌上的起始位置由靜止釋放，找到其平均落點(diǎn)的位置P，測得平拋射程為OP；再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，與小球B相撞，分別找到球A和球B相撞后的平均落點(diǎn)M、N，測得平拋射程分別為OM和ON．當(dāng)所測物理量滿足表達(dá)式時，即說明兩球碰撞中動量守恒；如果滿足表達(dá)式時，則說明兩球的碰撞為完全彈性碰撞． ③乙同學(xué)也用上述兩球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改裝：如圖乙所示，將白紙、

11、復(fù)寫紙固定在豎直放置的木條上，用來記錄實(shí)驗(yàn)中球A、球B與木條的撞擊點(diǎn)．實(shí)驗(yàn)時，首先將木條豎直立在軌道末端右側(cè)并與軌道接觸，讓入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，撞擊點(diǎn)為B′；然后將木條平移到圖中所示位置，入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，確定其撞擊點(diǎn)P′；再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，與球B相撞，確定球A和球B相撞后的撞擊點(diǎn)分別為M′和N′．測得B′與N′、P′、M′各點(diǎn)的高度差分別為h1、h2、h3．若所測物理量滿足表達(dá)式=+時，則說明球A和球B碰撞中動量守恒． 【答案】①BC； ②mAOP=mAOM+mBON；mAOP2=mAOM2+mBON2； ③=+ 【解析

12、】 ②小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，由于小球拋出點(diǎn)的高度相同，它們在空中的運(yùn)動時間t相等， 它們的水平位移x與其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度， 若兩球相碰前后的動量守恒，則mAv0=mAv1+mBv2，又OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，代入得：mAOP=mAOM+mBON， 若碰撞是彈性碰撞，則機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：mAv02=mAv12+mBv22， 將OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t代入得：mAOP2=mAOM2+mBON2； ③小球做平拋運(yùn)動，在豎直方向上：h=gt2，平拋運(yùn)動時間：t=， 設(shè)軌道末端到木條的水平位置為x，小球做

13、平拋運(yùn)動的初速度： vA=，vA′=，vB′=， 【名師點(diǎn)睛】該題考查用“碰撞試驗(yàn)器”驗(yàn)證動量守恒定律，該實(shí)驗(yàn)中，雖然小球做平拋運(yùn)動，但是卻沒有用到速度和時間，而是用位移x來代替速度v，這是解決問題的關(guān)鍵，解題時要注意體會該點(diǎn)；明確知識的正確應(yīng)用．（1）在做“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，所以要保證每次小球都做平拋運(yùn)動，則軌道的末端必須水平； （2）由于兩球從同一高度下落，故下落時間相同，所以水平向速度之比等于兩物體水平方向位移之比，然后由動量守恒定律與機(jī)械能守恒分析答題． （3）應(yīng)用平拋運(yùn)動規(guī)律分析碰撞的速度，再由動量守恒定律列式求解．