2014届高三物理一轮复习 第57讲实验课时作业（含详解）

2014届高三物理一轮复习课时作业及详细解析：第57讲实验.1实验“验证动量守恒定律”的主要步骤为：A测出球的直径和质量m1、m2，若m1m2，则用质量为_的球作为入射球B把被碰球放在斜槽末端，让入射球从斜槽上同一高度滚下，与被碰球做正碰，重复多次，找出落点的平均位置C使入射球从斜槽上某一固定高度滚下，重复多次，找出落点的平均位置D测出入射球碰撞前后落点的水平距离和被碰球落点的水平距离E调整斜槽末端，使槽口的切线_以上步骤合理的排列顺序是_2在做“验证动量守恒定律”的实验中，小球的落点情况如图K571所示，入射球A与被碰球B的质量之比为mAmB32，则实验中碰撞结束时刻两球动量大小之比为pApB_.图K57132013宜兴模拟 某同学设计了一个用打点计时器研究“动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图K572甲所示，在小车A后连着纸带图K572(1)长木板右端下面垫放一小木片的原因是_；(2)若已获得的打点纸带如图K572乙所示，A为运动的起点，各计数点间距分别记为AB、BC、CD和DE，用天平测得A、B两车的质量分别为mA、mB，则需验证的表达式为：_.4某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速运动，设计如图K573所示：图K573在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到打点纸带如图K574所示，并测得各计数点间的距离在图上标出A为运动起始点，则应选段来计算A碰前的速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度图K574(2)已测得小车A的质量mA0.40 kg，小车B的质量mB0.20 kg，则由以上结果可得碰前总动量为_ kg m/s，碰后总动量为_ kg m/s.图K5755如图K575所示，在验证动量守恒定律的实验中，将一个质量为m1的钢球A多次从斜槽轨道上端紧靠固定挡板处由静止释放，这个钢球经过斜槽轨道后由水平轨道飞出，在地面上落点的平均位置为P点然后在水平轨道末端放置一个质量为m2的胶木球B(A、B两球的半径相等)，将A球仍然多次从斜槽轨道的同一位置由静止释放，和球B发生碰撞，碰后两球分别落到地面上，根据两球落在地面的痕迹确定两球各自的落地点的平均位置分别为M点和N点水平轨道末端重垂线指向地面的O点，测得OMx1，OPx2，ONx3.重力加速度为g.(1)若测量出水平轨道到地面的高度为h，则与B两球相碰前的瞬间A球的速度v1_.(2)在允许误差范围内，当m1、m2、x1、x2、x3满足关系式_时，就表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒6气垫导轨工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动图K576中为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度x1、x2和x3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为_、_，两滑块的总动量大小为_；碰撞后两滑块的总动量大小为_重复上述实验，多做几次若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证 图K5767.在“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图K576(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K577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(4)若为弹性正碰，且m1m2，实验中记下了O、M、P、N四个位置如图所示未放被碰小球时，入射小球的落点应为_(选填“M”“P”或“N”)，若满足_(用m1、m2、OM、OP、ON表示)，则说明碰撞中动量守恒 (不计小球与轨道间的阻力)图K5788用如图K578所示装置来验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直线夹角为，A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点(1)图中s应是B球初始位置到_的水平距离(2)为了验证两球碰撞过程动量守恒，应测得的物理量有s和_(用字母表示)(3)用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量：pA_，pA_；pB0，pB_.(当地的重力加速度为g)图K57992013海淀二模 用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图K579所示，斜槽与水平槽圆滑连接安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O.接下来的实验步骤如下：步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度(1)对于上述实验操作，下列说法正确的是_A应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B斜槽轨道必须光滑C斜槽轨道末端必须水平D实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动E小球1的质量应大于小球2的质量(2)本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有_AA、B两点间的高度差h1BB点离地面的高度h2C小球1和小球2的质量m1、m2D小球1和小球2的半径r(3)当所测物理量满足表达式_(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律如果还满足表达式_(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞时无机械能损失(4)完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图K5710所示在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M、P、N.用刻度尺测量斜面顶点到M、P、N三点的距离分别为l1、l2、l3.则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为_(用所测物理量的字母表示)图K5710课时作业（五十七）【基础热身】1m2水平AECBD解析 为保证两小球碰后速度同向，即入射小球不能反弹，必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量，所以m2作为入射小球；小球离开斜槽后为了确保做平抛运动的速度方向水平，则必须使槽口的切线水平；合理的排列顺序是AECBD.212解析 考查碰撞中动量守恒表达式的应用实验中碰撞结束时刻的动量之比为.【技能强化】3(1)平衡摩擦力(2)mABC(mAmB)DE解析 (1)长木板右端下面垫放一小木片，目的是能使小车拖着纸带在木板上匀速运动，即平衡摩擦力(2)从图中可以看出，B到C的时间等于D到E的时间，所以可以用BC代表小车碰前的速度，用DE代表碰后的速度，根据动量守恒定律可得：mABC(mAmB)DE.4(1)BCDE(2)0.42 kgm/s0.417 kgm/s解析 (1)因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B粘合在一起，其共同速度比A原来的速度小所以应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A碰前的速度，选点间距小的DE段计算A和B碰后的共同速度(2)由图可知，碰前A的速度和碰后A、B的共同速度分别为vAm/s1.05 m/s，vAvAB m/s0.695 m/s.故碰撞前后的总动量分别为：pmAvA0.401.05 kgm/s0.42 kgm/sp(mAmB)vA(0.400.20)0.695 kgm/s0.417 kgm/s5(1)x2 (2)m1x2m1x1m2x3解析 (1)A球碰前的落点为P点，根据平抛运动知识可得：hgt2，x2v1t，联立解得：v1x2 .(2)由第(1)问的方法可得，A球碰后的速度为：v2x1 ，B球碰后的速度为：v3x3 .根据动量守恒定律可得：m1v1m1v2m2v3，解得：m1x2m1x1m2x3.60.2abx30.2abx1(第1、2空答案可互换)0.2ab(x1x3)0.4abx2解析 由图乙结合实际情况可以看出，x1和x3是两物体相碰前打出的纸带，x2是相碰后打出的纸带所以碰撞前物体的速度分别为v10.2x1b，v20.2x3b，碰撞后两物体共同速度v0.2x2b，所以碰前两物体动量分别为p1mv10.2abx1，p2mv20.2abx3，总动量pp1p20.2ab(x1x3)；碰后总动量p2mv0.4abx2.7(1)用圆规画一个尽可能小的圆把所有的落点圈在里面，圆心即平均位置(2)同一位置由静止开始(3)m1OPm1OMm2ONOPONOM(4)Nm1ONm1OMm2OP或m1ONm1OPm2OM解析 (3)从图中可以看出，M、N分别是碰后两球的落地点的位置，P是碰前入射小球的落地点的位置，用OP代表入射小球碰前的速度，用OM代表入射小球碰后的速度，用ON代表被碰小球碰后的速度碰前的总动量为：m1OP，碰后的总动量为：m1OMm2ON，碰前的总动量与碰后的总动量近似相等，就验证了碰撞中的动量守恒，即：m1OPm1OMm2ON.若碰撞前后动能相等，则有：m1(OP)2m1(OM)2m2(ON)2，联立解得：OPONOM.(4)若m1m2，两球碰撞后，m1反弹回去，速度大于m2的速度和碰前m1的速度，入射小球的落点为N.满足动量守恒定律的关系式为：m1ONm1OMm2OP或m1ONm1OPm2OM.8(1)落点(2)mAmBHL(3)mA mA mBs 解析 (1)从图中可以看出，s应是B球初始位置到落点的水平距离(2)还应测量的物理量是A球的质量mA、B球的质量mB、A球开始的摆角和向左摆动的最大摆角、B球下落的高度H、悬挂A球的细线长度L.(3)根据机械能守恒定律可得：mAgL(1cos)mAv，A球碰前的动量为：pAmAvA，联立解得：pAmA ；根据机械能守恒定律可得：mAgL(1cos)mAv，A球碰前的动量为：pAmAvA，联立解得：pAmA ；B球做平抛运动，由平抛运动规律可得：Hgt2，svBt，B球碰后的动量为：pBmBvB，联立解得：pBmBs .【挑战自我】9(1)ACE(2)C(3)m1OPm1OMm2ONm1(OP)2m1(OM)2m2(ON)2(4)m1m1m2解析 (1)为了使小球每次碰前的速度相同，应使小球每次从槽上相同的位置自由滚下，选项A正确；斜槽不必光滑，选项B错误；为了使小球水平抛出，斜槽轨道末端必须水平，选项C正确；实验过程中，白纸不能移动，选项D错误；为了使碰撞过程中小球1不会反弹回去，小球1的质量必须大于小球2的质量，选项E正确(2)小球的动量与小球的质量有关，必须测量小球的质量，选项C正确(3)从图中可以看出，M、N分别是碰后两球的落地点的位置，P是碰前小球1的落地点的位置，用OP代表小球1碰前的速度，用OM代表小球1碰后的速度，用ON代表小球2碰后的速度根据碰撞过程中动量守恒，有：m1OPm1OMm2ON.若碰撞前后动能相等，即机械能守恒，则有：m1(OP)2m1(OM)2m2(ON)2，即得：m1(OP)2m1(OM)2m2(ON)2.(4)设斜面的倾角为，小球做平抛运动，由Lsingt2、Lcosvt，解得抛出速度v；验证动量是否守恒的表达式为：m1v0m1v1m2v2，即：m1 m1m2.6