高考物理一轮复习：26 实验： 验证动量守恒定律

高考物理一轮复习：26 实验： 验证动量守恒定律姓名:_ 班级:_ 成绩:_一、 实验探究题 (共12题；共53分)1. （5分） (2017高二下吴忠期中) 某同学用图（1）所示装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来验证动量守恒定律实验时把无摩擦可转动支架Q放下，先使a球从斜槽上某一固定位置P由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作10次，得到10个落点痕迹再把支架Q竖起，放上b球，让a球仍从位置P由静止开始滚下，到达轨道水平末端时和b球碰撞后，a、b分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次图中O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点，O为支架上b球球心在记录纸上的垂直投影点（1） 碰撞后b球的水平射程应取图中_段（2） 在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：（填选项号）A . 水平槽上未放b球时，测量a球落点位置到O点（或O点）的距离B . a球与b球碰撞后，测量两球落点位置到O点（或O点）的距离C . 测量a球或b球的直径D . 测量a球和b球的质量M和mE . 测量P点相对于水平槽面的高度（3） 实验中若某同学测量了小球直径，使用千分尺所得的结果如图（2）所示，则球的直径D=_cm（4） 按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是：_（用（2）中和图（1）中的字母表示）2. （9分） (2019高三上隆化月考) 碰撞一般分为弹性碰撞和非弹性碰撞,发生弹性碰撞时,系统的动量守恒,机械能也守恒;发生非弹性碰撞时,系统的动量守恒,但机械能不守恒。为了判断碰撞的种类,某实验兴趣小组用如图“碰撞实验器”设计了如下实验。实验步骤如下: 按照如图所示的实验装置图,安装实物图。调整斜槽末端水平，O为斜槽末端竖直投影。在轨道上固定一挡板S，从贴紧挡板S处由静止释放质量为m1的小球 1，小球1落在P点，用刻度尺测得P点与O点距离2L。在装置末端放置一个大小与小球1相同的小球2，其质量为m2。现仍从S处静止释放小球1，小球1与小球2发生正碰，小球2落在N点，小球1落在M点，测得OM为L，ON为3L。（1） 若入射小球质量为 ，半径为r1，被碰小球质量为 ，半径为r2，则要求_。 A . ； B . ； C . ； D . ； （2） 小球1与小球2的质量之比 =_。 （3） 若两小球均看作质点，以两球为系统，碰前系统初动能Ek0=_，碰后系统末动能Ek=_，则系统机械能 _(选填“守恒”或“不守恒”)，可以得出两球的碰撞是_碰撞。(Ek0、Ek用题目中字母H、m2、L和重力加速度g表示) 3. （4分） 某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，同时测量弹簧的弹性势能，实验装置如图甲所示，两滑块A、B上各固定一相同窄片。部分实验步骤如下： I.用螺旋测微器测量窄片的宽度d；II.将气垫导轨调成水平；II.将A、B用细线绑住，在AB间放入一个被压缩的轻小弹簧；IV.烧断细线，记录A、B上的窄片分别通过光电门C、D的挡光时间t1、t2。（1） 若测量窄片的宽度d时，螺旋测微器的示数如图乙所示，则d=_mm。 （2） 实验中，还应测量的物理量是_ A滑块A的质量m1以及滑块B的质量m2B烧断细线后滑块A、B运动到光电门C、D的时间tA、tBC烧断细线后滑块A . B运动到光电门C、D的路程x1、x2（3） 验证动量守恒定律的表达式是_;；烧断细线前弹簧的弹性势能Ep=_。(均用题中相关物理量的字母表示) 4. （3分） (2018浙江模拟) 某物理兴趣小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，步骤如下：A.用天平测出滑块A、B的质量分别为 和 ；B.安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平；C.向气垫导轨通入压缩空气；D.把A、B两滑块放到导轨上,并给他们一个初速度,同时开始闪光照相,闪光的时间间隔设定为 。照片如图该组同学结合实验过程和图象分析知：该图象是闪光4次摄得的照片,在这4次闪光的瞬间,A、B两滑块均在 刻度范围内：第一次闪光时,滑块B恰好通过 处,滑块A恰好通过 处；碰撞后有一个物体处于静止状态。（1） 以上情况说明两滑块的碰撞发生在第一次闪光后_; ；（2） 设向右为正方向,试分析碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是_; ,碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是_; ,以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是_。 5. （5分） (2017高二上永年开学考) 如图为实验室中验证动量守恒实验装置示意图（1） 若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则A . m1m2r1r2B . m1m2r1r2C . m1m2r1=r2D . m1m2r1=r2（2） 为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是（填下列对应的字母） A . 直尺B . 游标卡尺C . 天平D . 弹簧秤E . 秒表（3） 设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式（用m1、m2及图中字母表示）_成立，即表示碰撞中动量守恒 （4） 在实验装置中，若斜槽轨道是光滑的，则可以利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒，这时需要测量的物理量有：小球释放初位置到斜槽末端的高度差h1；小球从斜槽末端做平抛运动的水平移s、竖直高度h2，则所需验证的关系式为：_ 6. （3分） 用如图所示装置可验证弹性碰撞中的动量守恒，现有质量相等的a、b两个小球用等长的不可伸长的细线悬挂起来，b球静止，拉起a球由静止释放，在最低点a、b两球发生正碰，碰后a球速度为零，完成以下问题： （1） 实验中必须测量的物理量有：_ A . a、b球的质量mB . 细线的长度LC . 释放时a球偏离竖直方向的角度1D . 碰后b球偏离竖直方向的最大角度2E . 当地的重力加速度g（2） 利用上述测量的物理量，验证动量守恒定律的表达式为：_7. （7分） 某同学把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的不变量（1） 该同学还必须有的器材是_； （2） 需要直接测量的数据是_； （3） 根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为_ 8. （3分） (2017高一下新余期末) 某同学用如图所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们连接平滑，O点为重锤线所指的位置实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复10次然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G由静止滚下，和球2碰撞碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次实验得到小球的落点的平均位置分别为 M、N、P（1） 在此实验中，球1的质量为m1，球2的质量为m2，需满足m1_m2（选填“大于”、“小于”或“等于”）（2） 被碰球2飞行的水平距离由图中线段_表示（3） 若实验结果满足 =_，就可以验证碰撞过程中动量守恒9. （2分） (2019高一下巴东月考) 在“验证动量守恒定律”的实验中： （1） 在确定小球落地点的平均位置时通常采用的做法是_，其目的是X减小实验中的_(选填“系统误差”或“偶然误差”) （2） 入射小球每次必须从斜槽上_滚下，这是为了保证入射小球每一次到达斜槽末端时速度相同 （3） 入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，在m1m2时，实验中记下了O、M、P、N四个位置(如图所示)，若满足_(用m1、m2、OM、OP、ON表示)，则说明碰撞中动量守恒；若还满足_(只能用OM、OP、ON表示)，则说明碰撞前后动能也相等 10. （3分） (2019高一下齐齐哈尔期末) 为验证碰撞中的动量守恒，某同学选取了体积相同、质量不同的小球1、2，按以下步骤进行实验： 用天平测出小球1、2的质量并分别记为m1和m2。按图安装好实验装置，在与斜槽末端距离为d处固定一竖直挡板，并在挡板上贴上白纸和复写纸，记下小球位于斜槽末端时球心在白纸上的投影点为O。先不放小球2，让小球1从斜槽顶端S处由静止开始滚下；然后将小球2放在斜槽末端，让小球1仍从斜槽顶端S处由静止滚下，使二者发生碰撞，结果在白纸上一共打下了三个点。多次重复步骤，将小球在白纸上的三个平均落点分别记为A，B，C。用毫米刻度尺量出三个落点到O点的距离。（1） 实验中m1与m2的大小关系为m1_m2（选填“”“=”或“”）；斜槽与小球间的摩擦力对实验的验证_（选填“有”或“无”）影响。 （2） 若测得O、A两点的间距为y1，O、B两点的间距为y2，O、C两点的间距为y3，只要关系式_（用题中所给的物理量表示）在误差允许的范围内成立，则说明碰撞中动量是守恒的。 11. （3分） (2017高二下重庆期中) 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹簧架、光电门等组成实验时，将气垫导轨调节水平并接通两个光电计时器，然后充气，把滑块2静止放在气垫导轨的中间，让滑块1通过弹射架运动起来去碰撞滑块2实验结果如下：滑块1通过光电门1的挡光时间为t1=10.01103s，反弹后再次通过光电门1的挡光时间为t2=30.00103s；滑块2通过光电门2的挡光时间为t3=15.09103s测出挡光片的宽度为d=5mm，测得滑块l（包括撞针）的质量为m1=100g，滑块2（包括弹簧）质量m2=200g以下问题中，最终的计算结果均保留一位有效数字：（1） 气垫导轨的作用是_；（2） 两滑块组成的系统碰撞前的总动量为_kgm/s，碰撞后的总动量为_kgm/s；（3） 请你继续分析本实验，在误差允许的范围内，两滑块组成的系统碰撞前、后的总动能不变？答：_（填“不变”或“变”）12. （6分） (2017高一下钦北期末) 用如图1所示的装置，来验证碰撞过程中的动量守恒图中PQ是斜槽，QR为水平槽O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，A、B两球的质量之比mA：mB=3：1先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P，重复10次，得到10个落点再把B球放在水平槽上的末端R处，让A球仍从同一高度处由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图2所示，其中米尺的零点与O点对齐（1） 碰撞后A球的水平射程应取_cm（2） 下列说法中不符合本实验要求的是 （选填选项前面的字母）A . 球A比球B质量大或者小均可，但二者的直径必须相同B . 在同一组实验的不同碰撞中，每次A球必须从同一高度由静止释放C . 安装轨道时，轨道末端必须水平D . 需要使用的测量仪器有天平和刻度尺（3） 本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度下面的实验条件中，可能不能使小球飞行的水平距离的大小表示为水平初速度大小的是 A . 使A，B两小球的质量之比改变为5：1B . 升高小球初始释放点的位置C . 使A，B两小球的直径之比改变为1：3D . 升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度第 12 页 共 12 页参考答案一、 实验探究题 (共12题；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、