高考物理一轮复习 第6章 动量守恒定律 第3讲 验证动量守恒定律课时作业含解析

3、验证动量守恒定律基础训练1(2018江西南昌月考)利用气垫导轨做实验来验证动量守恒定律：如图甲所示，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，两滑块用绳子连接；绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，得到如图乙所示的两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz.已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g，根据照片记录的信息，A、B离开弹簧后，滑块A做匀速直线运动，其速度大小为_ m/s，本次实验中得出的结论是_.甲乙答案：0.09两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒解析：由题图乙可知，绳子烧断后，A、B均做匀速直线运动开始时有vA0，vB0，A、B被弹开后有vA0.09 m/s，vB0.06 m/s，mAvA0.018 kgm/s，mBvB0.018 kgm/s，由此可得mAvAmBvB，即0mBvBmAvA，结论是：两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒2(2018江苏五校联考)某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”，其操作步骤如下：A将操作台调为水平；B用天平测出滑块A、B的质量mA、mB；C用细线将滑块A、B连接，滑块A、B紧靠在操作台边缘，使A、B间的弹簧处于压缩状态；D剪断细线，滑块A、B均做平抛运动，记录A、B滑块的落地点M、N；E用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离x1、x2；F用刻度尺测出操作台台面距地面的高度h.(1)上述步骤中，多余的步骤是_(2)如果动量守恒，须满足的关系是_(用测量量表示)答案：(1)F(2)mAx1mBx2解析：取滑块A的初速度方向为正方向，两滑块的质量和平抛初速度大小分别为mA、mB、v1、v2，平抛运动的水平位移大小分别为x1、x2，平抛运动的时间为t.需要验证的方程为0mAv1mBv2，又v1，v2，代入得到mAx1mBx2，故不需要用刻度尺测出操作台台面距地面的高度h.所以多余的步骤是F.3某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次(1)本实验必须测量的物理量有_A斜槽轨道末端到水平地面的高度HB小球a、b的质量ma、mbC小球a、b的半径rD小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCFa球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)根据实验要求，ma_(填“大于”“小于”或“等于”)mb.(3)放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如果不是同时落地，对实验结果有没有影响？(不必做分析)_.(4)为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐，如图给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB距离应为_cm.(5)按照本实验方法，验证动量守恒定律的表达式是_.答案：(1)BE(2)大于(3)b球先落地，对实验结果无影响(4)45.97(45.9545.99均正确)(5)maOBmaOAmbOC解析：(1)必须测量的物理量有两小球的质量ma、mb，各落点A、B、C到O点的距离OA、OB、OC，B、E正确(2)为使a球碰b球后不反弹，必须有mamb.(3)b球被碰飞出后，a球还要在水平段运动一小段，因此，b球先落地，但不影响实验结果(4)画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心位置大约在45.97 cm.(5)若动量守恒，应有mavamavambvb， va是小球a单独下落离开轨道时的速度，va、vb是两球碰后离开轨道时的速度，又v，则有mamamb，即maOBmaOAmbOC.4气垫导轨(如图甲所示)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乙所示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s1、s2和s3.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答案：0.2abs10.2abs30.2ab(s1s3)0.4abs2解析：打点周期T，打s1、s2、s3均用时.碰前其中一滑块的动量p1mv1ma0.2abs1.碰前另一滑块的动量p2mv2ma0.2abs3，故碰前总动量pp1p20.2ab(s1s3)，同理碰后总动量p2m0.4abs2.能力提升5为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验：步骤1：在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；步骤2：安装好实验装置如图甲，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；步骤3：让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到A、B停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图乙所示(1)由图乙分析可知，滑块A与滑块B碰撞位置_A在P5、P6之间B在P6处C在P6、P7之间(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是_A、B两个滑块的质量m1和m2滑块A释放时距桌面的高度频闪照相的周期照片尺寸和实际尺寸的比例照片上测得的x45、x56和x67、x78照片上测得的x34、x45、x56和x67、x78、x89滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式_(3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：_.答案：(1)B(2)m1(x452x56x34)(m1m2)(2x67x78x89)(3)将轨道的一端垫起少许，平衡摩擦力，使得滑块碰撞前后都做匀速运动(其他合理答案也可)解析：(1)由题图可得x123.00 cm, x232.80 cm，x342.60 cm，x452.40 cm，x562.20 cm，x671.60 cm，x781.40 cm，x891.20 cm.根据匀变速直线运动的特点可知A、B相撞的位置在P6处(2)为了探究A、B相撞前后动量是否守恒，就要得到碰撞前后的动量，所以要测量A、B两个滑块的质量m1、m2和碰撞前后的速度设照相机拍摄时间间隔为T，则P4处的速度为v4，P5处的速度为v5，因为v5，所以A、B碰撞前在P6处的速度为v6；同理可得碰撞后AB在P6处的速度为v6.若动量守恒则有m1v6(m1m2)v6，整理得m1(x452x56x34)(m1m2)(2x67x78x89)因此需要测量或读取的物理量是.(3)若碰撞前后都做匀速运动则可提高实验的精确度 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375