高考物理江苏专版总复习课时作业： 六十一 实验十三 含解析

课时作业课时作业 六十一六十一实验十三：实验十三： 验证动量守恒定律验证动量守恒定律(限时：45 分钟)(班级_姓名_)1 气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响 因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验现提供以下实验器材：(名称、图象、编号如图所示)第 1 题图利用以上实验器材还可以完成“验证动量守恒定律”的实验为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m1v0(m1m2)v.(1)针对此原理，我们应选择的器材编号为：_(2)在我们所选的器材中：_器材对应原理中的 m1(填写器材编号)2如图甲，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第 2 题图(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)图甲中 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(4)经测定， m145.0 g， m27.5 g， 小球落地点的平均位置距 O 点的距离如图乙所示 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p1p1p2，为_3用如图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，使悬线伸直并与竖直方向夹角为，释放后 A 球摆到最低点时恰与 B 球对心碰撞，碰撞后，A 球把原来静止于竖直方向的轻质指示针 OC 推到与竖直方向夹角为处，B 球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸，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，进而测得 B 球的水平位移 S，当地的重力加速度为 g.(1)A、 B 两个钢球的碰撞近似看成弹性碰撞， 则 A 球质量_B 球质量(选填“大于”、“小于”或“等于”) 为了对白纸上打下的多个 B 球的落地点进行数据处理， 进而确定落点的平均位置，需要用到的器材是_(2)用题中所给的字母表示， 碰撞前 A 球的动量 pA_， 碰撞后 A 球的动量 pA_，碰撞后 B 球的动量 pB_第 3 题图4如图甲，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(1)实验中，可能引起误差的是_(填选项前的符号)A斜槽轨道有摩擦B轨道末端不水平C实验时，每次都使小球从图中 S 位置由静止开始滚下D选取的落点位置不是平均位置(2)在“验证动量守恒定律”的实验中，两半径相同的小球质量之比 mAmB38，那么 A、B 两球中， _球是入射球.(3)在满足第(2)问的条件下，若实验记录纸上，各点 O、M、P、N 位置如图乙所示，其中 O 点为斜槽末端所系重锤线指的位置，则碰撞结束时刻，两个小球的动量之比 pApB_甲乙第 4 题图5 现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律 在图(a)中， 气垫导轨上有 A、 B 两个滑块，滑块 A 右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块 B 左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间(a)实验测得滑块 A 的质量 m10.310 kg，滑块 B 的质量 m20.108 kg，遮光片的宽度 d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率 f50.0 Hz.将光电门固定在滑块 B 的右侧，启动打点计时器，给滑块 A 一向右的初速度，使它与 B相碰碰后光电计时显示的时间为tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示(b)第 5 题图若实验允许的相对误差绝对值|碰撞前后总动量之差碰前总动量|100%最大为 5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程课时作业(六十一)实验十三：验证动量守恒定律 1.(1)ABC(2)B【解析】(1)滑块在水平气垫导轨上相互作用时应满足动量守恒，碰撞前后滑块的速度可以根据 vdt求得，其中 d 是遮光板的宽度，t 是滑块通过光电门的时间， 故针对此原理应选择的器材编号为 ABC.(2)由于是利用 vdt求滑块的速度，滑块 B 有遮光板，而滑块 C 没有遮光板，故先运动的滑块应选 B.2(1)C(2)ADE(3)m1OMm2ONm1OP(4)142.91.01【解析】(1)小球离开轨道后做平抛运动，由 H12gt2知 t2Hg，即小球的下落时间一定，则初速度 vxt可用平抛运动的水平射程来表示，选项 C 正确(2)本实验要验证的是 m1OMm2ONm1OP，因此要测量两个小球的质量 m1和 m2以及它们的水平射程 OM 和 ON，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，没有必要测量小球 m1开始释放的高度h 和抛出点距地面的高度 H.故应完成的步骤是 ADE.(3)若动量守恒，应有 m1v1m2v2m1v0(v0是 m1单独下落离开轨道时的速度，v1、v2是两球碰后 m1、m2离开轨道时的速度)，又 vxt，则有 m1OMtm2ONtm1OPt，即 m1OMm2ONm1OP.(4)碰前 m1的动量 p1m1v0m1OPt，碰后 m1的动量 p1m1v1m1OMt，则 p1p1OPOM1411；碰后 m2的动量 p2m2v2m2ONt，所以 p1p2(m1OM)(m2ON)112.9；碰撞前、后总动量的比值p1p1，p2，m1OPm1OMm2ON1.01.3大于圆规pAmA2gL（1cos）；pAmA2gL（1cos）pBmBsg2H【解析】(1)为了防止碰后出现反弹，应用质量较大的小球去碰质量较小的小球；为了准确找出落点，应用圆规将所有的点圈出，找出中心点为平均位置；(2)小球从 A 处下摆 过程中， 机械能守恒 ，mAgL(1 cos)12mAv2A， vA2gL（1cos）则有 pAmA2gL（1cos）； 小球 A 与小球 B 碰撞后继续运动，在 A 碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，可得 vA2gL（1cos）， pAmA2gL（1cos）；碰撞后 B 球做平抛运动，水平方向 svBt，竖直方向 H12gt2,计算得出 vBsg2H，则碰后 B 球的动量为 PBmBsg2H.4BDB34【解析】(1)本实验中用平抛运动的性质来验证动量守恒，故必须保证小球做平抛运动；故斜槽末端必须水平；平时为了准确测量落点应取落点的平均位置；并且要求小球每次应从同一点释放；故引起误差的有 BD；(2)只有让重球去撞击轻球时，实验才能得出正确结果；故入射球应为 B 球；由图可以知道，撞击后 A 球应落在 N 点，B 球落在 M 点；则 B 球飞过的水平位移为 12 cm；A 球飞过的水平位移为 24 cm；则由 vxt可得mAvAmBvB32481234.5在误差允许范围内验证了动量守恒定律运算过程见解析【解析】纸带上打出的相邻点的时间间隔t1f0.02 s， 根据 vxt可计算出滑块， A 碰撞前后的速度 v02.00m/s，v10.970 m/s，滑块 A、B 碰撞后滑块 B 的速度 v2dtB286 m/s，两滑块碰撞前后的总动量 pm1v00.3102.00 kgm/s0.620 kgm/s，pm1v1m2v20.610 kgm/s，两滑块碰撞前后总动量相对误差绝对值为|ppp|100%1.6%5%因此，本实验在误差允许范围内验证了动量守恒定律