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1、2022年高考物理大一輪復習 第5講 實驗 驗證動量守恒定律模擬檢測（選修3-5）
1．(多選)(xx年全國卷)如圖13－5－7，大小相同的擺球a和b的質量分別為m和3m，擺長相同，并排懸掛，平衡時兩球剛好接觸，現(xiàn)將擺球a向左邊拉開一小角度后釋放，若兩球的碰撞是彈性的，下列判斷正確的是( )
圖13－5－7
A．第一次碰撞后的瞬間，兩球的速度大小相等
B．第一次碰撞后的瞬間，兩球的動量大小相等
C．第一次碰撞后，兩球的最大擺角不相同
D．發(fā)生第二次碰撞時，兩球在各自的平衡位置
【答案】AD
【解析】兩球在碰撞前后，水平方向不受外力，故水平兩球組成的系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒
2、定律有：mv0＝mv1＋3mv2；又兩球碰撞是彈性的，故機械能守恒，即：mv＝mv＋(3m)v，解兩式得：v1＝－，v2＝，可見第一次碰撞后的瞬間，兩球的速度大小相等，選項A正確；因兩球質量不相等，故兩球碰后的動量大小不相等，選項B錯誤；兩球碰后上擺過程，機械能守恒，故上升的最大高度相等，另擺長相等，故兩球碰后的最大擺角相同，選項C錯誤；由單擺的周期公式T＝2π，可知，兩球擺動周期相同，故經半個周期后，兩球在平衡位置處發(fā)生第二次碰撞，選項D正確．
2．(xx年無錫模擬)在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖13－5－8甲、乙兩種裝置：
圖13－5－8
(1)若入射小球質量為m1
3、，半徑為r1；被碰小球質量為m2，半徑為r2，則( )
A．m1>m2，r1>r2 B.m1>m2，r1m2，r1＝r2 D.m1
4、滑過程中的機械能守恒．這時需要測的物理量有：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位移s、豎直高度h2，則所需驗證的關系式為______________．
【答案】(1)C (2)AC (3)m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N (4)s2＝4h1h2
【解析】(1)在小球碰撞過程中水平方向動量守恒，故有
m1v0＝m1v1＋m2v2，
在碰撞過程中動能守恒，故有m1v＝m1v＋m2v，
解得v1＝v0，
要碰后入射小球的速度v1>0，即m1－m2>0，m1>m2.
為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑相同，r1＝r2.故選C.
(2)P為碰前入射小球落點的平均位置，M為碰后入射小球的位置，N為碰后被碰小球的位置，運動時間都是t＝.碰撞前入射小球的速度v1＝，碰撞后入射小球的速度v2＝，碰撞后被碰小球的速度v3＝.
若m1v1＝m2v3＋m1v2則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，帶入數(shù)據得
m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N，
故需要測量的工具有刻度尺和天平．
(4)根據平拋運動的規(guī)律h2＝gt2，解得t＝.
平拋運動的初速度v0＝＝s.
則動能的增加量為ΔEk＝mv＝.
重力勢能的減小量ΔEp＝mgh1，
則驗證＝mgh1，即s2＝4h1h2.
2022年高考物理大一輪復習 第5講 實驗 驗證動量守恒定律模擬檢測（選修3-5）
