2020年高考物理一輪專題： 第27講 實(shí)驗(yàn)： 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

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1、2020年高考物理一輪專題： 第27講 實(shí)驗(yàn)： 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 姓名:________ 班級(jí):________ 成績(jī):________ 一、 單選題 (共1題；共2分) 1. （2分） (2017高二下安陽(yáng)期中) 在用如圖所示的裝置做”驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，入射球a的質(zhì)量為m1 ， 被碰球b的質(zhì)量為m2 ， 小球的半徑為r，各小球的落地點(diǎn)如圖所示，下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說法正確的是（ ） A . 入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相同的小球 B . 讓入射球與被碰球連續(xù)10次相碰，每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下 C

2、 . 要驗(yàn)證的表達(dá)式是m1 =m1 +m2 D . 要驗(yàn)證的表達(dá)式是m1 =m1 +m2 二、 多選題 (共2題；共6分) 2. （3分） 如圖為課本參考案例二，則下列說法正確的是（ ） A . 懸掛兩球的細(xì)繩長(zhǎng)度要適當(dāng)，且等長(zhǎng) B . 由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰前的速度 C . 兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同 D . 兩小球碰后可以粘合在一起共同運(yùn)動(dòng) 3. （3分） 在用兩個(gè)小球的碰撞來驗(yàn)證碰撞中的不變量時(shí)，產(chǎn)生誤差的主要原因是（ ） A . 碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是絕對(duì)沿水平

3、方向 B . 小球在空氣中飛行時(shí)受到空氣阻力 C . 通過復(fù)寫紙描得的各點(diǎn)，不是理想的點(diǎn)，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差 D . 測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)有誤差 三、 填空題 (共1題；共4分) 4. （4分） (2017高二下宜城期中) 氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器．它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)），采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下： A ．用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB； B ．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平； C

4、 ．在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上； D ．用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1 ． E ．按下電鈕放開卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2 ． 本實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是________，利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是________． 四、 實(shí)驗(yàn)探究題 (共8題；共40分) 5. （3分） (2017高一下容縣期末) 如圖1所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器“可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)

5、系： 先安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下重垂線所指的位置O． 接下來的實(shí)驗(yàn)步驟如下： 步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上．重復(fù)多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置； 步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置B，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞．重復(fù)多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置； 步驟3：用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置M、P、N離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度． ①對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是________ A．應(yīng)使小球每次從

6、斜槽上相同的位置自由滾下 B．斜槽軌道必須光滑 C．斜槽軌道末端必須水平 D．小球1質(zhì)量應(yīng)大于小球2的質(zhì)量 ②上述實(shí)驗(yàn)除需測(cè)量線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度外，還需要測(cè)量的物理量有________． A．A、B兩點(diǎn)間的高度差h1 B．B點(diǎn)離地面的高度h2 C．小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2 D．小球1和小球2的半徑r ③當(dāng)所測(cè)物理量滿足表達(dá)式________（用所測(cè)物理量的字母表示）時(shí)，即說明兩球碰撞遵守動(dòng)量守恒定律．如果還滿足表達(dá)式________（用所測(cè)物理量的字母表示）時(shí)，即說明兩球碰撞時(shí)無機(jī)械能損失． ④完成上述實(shí)驗(yàn)后，某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)上述裝置進(jìn)行了改造，如圖2所示．在水平

7、槽末端與水平地面間放置了一個(gè)斜面，斜面的頂點(diǎn)與水平槽等高且無縫連接．使小球1仍從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟1和2的操作，得到兩球落在斜面上的平均落點(diǎn)M′、P′、N′．用刻度尺測(cè)量斜面頂點(diǎn)到M′、P′、N′三點(diǎn)的距離分別為l1、l2、l3 ． 則驗(yàn)證兩球碰撞過程中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為________（用所測(cè)物理量的字母表示）． 6. （8分） (2017高一下南寧期末) 如圖所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系． （1） 實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通過僅測(cè)量（填選項(xiàng)前的序號(hào)），間接地解決這個(gè)問題．

8、 A . 小球開始釋放高度h B . 小球拋出點(diǎn)距地面的高度H C . 小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 （2） 圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程OP． 然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)． A . 用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2 B . 測(cè)量小球m1開始釋放高度h C . 測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H D . 分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N E . 測(cè)量平拋射程OM、ON （3） 若兩球相碰前后的動(dòng)量守

9、恒，其表達(dá)式可表示為________（用（2）中測(cè)量的量表示）． 7. （5分） (2017高二下上饒期中) 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)．他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖1所示，在小車后連接著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源頻率為50Hz，長(zhǎng)木板墊著小木片以平衡摩擦力． （1） 若已得到打點(diǎn)紙帶如圖2所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距（標(biāo)在圖上）．A為運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)，則應(yīng)該選擇________段來計(jì)算A碰前的速度，應(yīng)選擇________段來計(jì)算A和B碰后的共同速度．（以上空格

10、選填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”） （2） 已測(cè)得小車A的質(zhì)量m1=0.40kg，小車B的質(zhì)量m2=0.20kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得碰前m1v0=________kg?m/s，碰后（m1+m2）v共=________kg?m/s，由此得出結(jié)論________．（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字．） 8. （6分） (2017高一下商丘期末) 如圖所示為驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)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＞m2 ， r1＞r2 B . m1＞m2 ， r1＜r2 C . m1＞m2 ， r1=r2 D .

11、 m1＜m2 ， r1=r2 （2） 為完成此實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是．（填下列對(duì)應(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(diǎn)的平均位置，則關(guān)系式（用m1、m2及圖中字母表示）________成立，即表示碰撞中動(dòng)量守恒． 9. （6分） (2017高一下昌平期末) 某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找碰撞中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置C由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留

12、下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置C由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次，圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，Pˊ為未放被碰小球B時(shí)A球的平均落點(diǎn)，M為與B球碰后A球的平均落點(diǎn)，N為被碰球B的平均落點(diǎn)．若B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于O Pˊ，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊． （1） 兩小球質(zhì)量及大小關(guān)系應(yīng)滿足 ， A . mA=mB B . mA＞mB C . mA＜mB D . 大小相等 E . 沒有限制 （2） 碰撞后B球的水

13、平射程應(yīng)為________cm （3） 本實(shí)驗(yàn)我們要驗(yàn)證等式：________是否成立． 10. （5分） (2018浙江模擬) 某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找碰撞中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置C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(gè)落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置C由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次，圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，P ， 為未放被碰小球B時(shí)A球的平均落點(diǎn)

14、，M為與B球碰后A球的平均落點(diǎn)，N為被碰球B的平均落點(diǎn)．若B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP ， ， 米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊。 （1） 在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量?答：_____(填選項(xiàng)號(hào))． A . 水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 B . A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 C . 測(cè)量A球或B球的直徑 D . 測(cè)量A球和B球的質(zhì)量 E . 測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度 （2） 碰撞后B球的水平射程應(yīng)為________cm （3） 下列有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是____。 A . 選擇大小一樣且入射小球

15、A的質(zhì)量必須大于被碰小球B的質(zhì)量； B . 斜槽PQ和水平槽QR必須光滑且水平槽QR末端應(yīng)水平； C . 入射小球A每次都必須從同一位置以相同的初速度釋放； （4） 若A球和B球的質(zhì)量分別為MA、MB ，寫出探究碰撞中的不變量的表達(dá)式________。（用MA、MB、OM、ON、OP，表示） 11. （4分） (2019高三上赤峰月考) 如圖所示，為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)滑塊的碰撞是否為彈性碰撞。某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不同、與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同的滑塊A、B，按下述步驟做實(shí)驗(yàn)： ①用天平測(cè)出兩個(gè)滑塊的質(zhì)量分別為mA ， mB； ②將圖示裝置固定在水平面上

16、，使圓弧形軌道末端切線水平； ③先不放滑塊B，讓滑塊A多次從圓弧軌道上某一位置由靜止釋放，記下。其在水平面上滑行距離的平均值x0； ④將滑塊B靜止置于軌道下端水平部分，仍將滑塊A從軌道上同一位置由靜止釋放，與滑塊B碰撞，重復(fù)多次。 （1） 為確保實(shí)驗(yàn)中滑塊A不反向運(yùn)動(dòng)，mA，mB，應(yīng)滿足的關(guān)系是________ （2） 實(shí)驗(yàn)中，還需要測(cè)量的量是________。 （3） 用測(cè)得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式________，則說明碰撞過程中動(dòng)量是守恒的 （4） 用測(cè)得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式________，則說明兩滑塊的碰撞是彈性碰撞。 12. （3分） (2017

17、高二下河南期中) 某同學(xué)用如圖所示裝置探究A、B兩球在碰撞中動(dòng)量是否守恒．該同學(xué)利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量?jī)汕蚺鲎睬昂蟮乃俣?，?shí)驗(yàn)裝置和具體做法如下，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滑下，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(gè)落點(diǎn)痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滑下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡．重復(fù)這種操作10次，并畫出實(shí)驗(yàn)中A、B兩小球落點(diǎn)的平均位置．圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，E、F、J是實(shí)驗(yàn)中小球落點(diǎn)的平均位置． （1） 為了使兩球

18、碰撞為一維碰撞，所選兩球的直徑關(guān)系為：A球的直徑________B球的直徑（“大于”、“等于”或“小于”）；為減小實(shí)驗(yàn)誤差，在兩球碰撞后使A球不反彈，所選用的兩小球質(zhì)量關(guān)系應(yīng)為mA________mB（選填“大于”、“等于”或“小于”）； （2） 在以下選項(xiàng)中，本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量是； A . 水平槽上未放B球時(shí)，A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 B . A球與B球碰撞后，A球、B球落點(diǎn)位置分別到O點(diǎn)的距離 C . A球和B球在空中飛行的時(shí)間 D . 測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高 （3） 已知兩小球質(zhì)量mA和mB，該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)A、B兩球在碰撞過程中動(dòng)量守恒，請(qǐng)你用圖中的字

19、母寫出該同學(xué)判斷動(dòng)量守恒的表達(dá)式是________． 第 13 頁(yè) 共 13 頁(yè) 參考答案 一、 單選題 (共1題；共2分) 1-1、 二、 多選題 (共2題；共6分) 2-1、 3-1、 三、 填空題 (共1題；共4分) 4-1、 四、 實(shí)驗(yàn)探究題 (共8題；共40分) 5-1、 6-1、 6-2、 6-3、 7-1、 7-2、 8-1、 8-2、 8-3、 9-1、 9-2、 9-3、 10-1、 10-2、 10-3、 10-4、 11-1、 11-2、 11-3、 11-4、 12-1、 12-2、 12-3、