【优化方案】2020高考物理总复习 实验知能优化演练 新人教版选修3-5

知能演练强化闯关 1在用斜槽轨道“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，必须测量的物理量有()A入射小球和被碰小球的质量B入射小球和被碰小球的半径C入射小球从斜槽上由静止释放时的起始高度D斜槽轨道的末端到地面的高度E从相碰到落地的时间F入射小球未与另一小球碰撞时飞出的水平距离G入射小球和被碰小球碰撞后各自飞出的水平距离答案：AFG2. 某同学用如图129所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于O点，使小球1的球心到悬点O的距离为L，被碰小球2放在光滑的水平桌面上将小球1从右方的A点(OA与竖直方向的夹角为)由静止释放，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球1继续向左运动到C位置(OC与竖直方向夹角为)，小球2落到水平地面上，落点D到桌面边缘水平距离为s.图129(1)实验中已经测得上述物理量中的、L、s，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有_(2)请用测得的物理量结合已知物理量分别表示碰撞前后小球1的动量：p1_，p1_；再用物理量表示碰撞前后小球2的动量：p2_，p2_.解析：根据机械能守恒定律计算碰前和碰后小球1的速度，根据平抛运动计算碰后小球2的速度，最后根据pmv计算各个动量值答案：(1)小球1的质量m1，小球2的质量m2，桌面高度h，OC与OB夹角(2)m1m10m2 s3(2020辽宁模拟)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图1210甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差图1210(1)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨空腔内通入压缩空气；把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块2放在气垫导轨的中间；先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图乙所示；测得滑块1的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.完善实验步骤的内容(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为_kgm/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为_kgm/s(保留三位有效数字)(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_.解析：(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块(2)作用前系统的总动量为滑块1的动量p0m1v0.v0 m/s2.00 m/s，p00.3102.00 kgm/s0.620 kgm/s.作用后系统的总动量为滑块1和滑块2的动量和，且此时两滑块具有相同的速度v，v m/s1.20 m/s，p(m1m2)v(0.3100.205)1.20 kgm/s0.618 kgm/s.(3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦.答案：(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦4(2020高考北京卷)如图1211所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系图1211(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题A小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程(2)图1211中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球m1开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM，ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用(2)中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞那么还应满足的表达式为_(用(2)中测量的量表示)(4)经测定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图1212所示图1212碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1，则p1p1_11；若碰撞结束时m2的动量为p2，则p1p211_.实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为_(5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为_cm.解析：(1)该实验是验证动量守恒定律，也就是验证两球碰撞前后动量是否相等，即验证m1v1m1v1m2v2，由题图中装置可以看出，不放被碰小球m2时，m1从抛出点下落高度与放上m2，两球相碰后下落的高度H相同，即在空中做平抛运动的下落时间t相同，故有v1，v1，v2，代入m1v1m1v1m2v2，可得m1OPm1OMm2ON，只需验证该式成立即可，在实验中不需测出速度，只需测出小球做平抛运动的水平位移即可(2)需先找出落地点才能测量小球的水平位移，测量小球的质量无先后之分(3)若是弹性碰撞，还应满足能量守恒，即m1vm1vm2v，即m1OP2m1OM2m2ON2.(4)1411.112.9.1(11.01 均可)(5)当两球发生弹性碰撞时，碰后m2的速度最大，射程最大，由m1OPm1OMm2ON与m1OP2m1OM2m2ON2可解出ON的最大值为76.8 cm.答案：(1)C(2)ADE或DAE(3)m1OMm2ONm1OPm1OM2m2ON2m1OP2 (4)142.91(11.01均可)(5)76.8