(新课标)2020高考物理总复习 课时检测(三十八)验证动量守恒定律(实验增分课)(含解析).doc

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资源描述
课时检测(三十八) 验证动量守恒定律 (实验增分课)1(2019益阳模拟)利用气垫导轨通过闪光照相进行“探究碰撞中的不变量”的实验。(1)实验要求研究两滑块碰撞时动能损失最小和最大等各种情况,若要求碰撞时动能损失最大应选图中的_(选填“甲”或“乙”),若要求碰撞时动能损失最小则应选图中的_(选填“甲”或“乙”)。(甲图两滑块分别装有弹性圈,乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥)(2)某次实验时碰撞前滑块B静止,滑块A匀速向滑块B运动并发生碰撞,利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图丙所示。已知相邻两次闪光的时间间隔为T,在这4次闪光的过程中,两滑块A、B均在080 cm范围内,且第1次闪光时,滑块A恰好位于x10 cm处。若两滑块A、B的碰撞时间及闪光持续的时间极短,均可忽略不计,则可知碰撞发生在第1次闪光后的_时刻,两滑块A、B质量比mAmB_。解析:(1)若要求碰撞时动能损失最大,则需两滑块碰撞后粘合在一起,故应选图中的乙;若要求碰撞时动能损失最小,则应使两滑块发生弹性碰撞,即选图中的甲。(2)由题图丙可知,第1次闪光时,滑块A恰好位于x10 cm 处,第二次A在x30 cm处,第三次A在x50 cm处,碰撞在x60 cm处。从第三次闪光到碰撞的时间为,则可知碰撞发生在第1次闪光后的2.5T时刻。设碰前A的速度大小为v,则碰后A的速度大小为,B的速度大小为v,根据动量守恒定律可得mAvmAmBv,解得。答案:(1)乙甲(2)2.5T232.某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量,图中PQR为斜槽,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置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。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把B球放在斜槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球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点是斜槽末端R在记录纸上的垂直投影点。(1)安装器材时要注意:固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿_方向。(2)某次实验中,得出小球落点情况如图乙所示(单位是cm),P、M、N分别是入射小球在未放被碰小球时、放被碰小球后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心),则入射小球和被碰小球质量之比为m1m2_。解析:(1)为保证小球滚落后做平抛运动,斜槽末端的切线要沿水平方向。(2)由碰撞过程中总动量守恒可知m1m1m2(t为运动时间),代入数据可解得m1m241。答案:(1)水平(2)413如图所示为弹簧弹射装置,在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧,在其两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管径且与弹簧不固连),压缩弹簧并锁定。现解除锁定,则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。按下述步骤进行实验:用天平测出两球质量分别为m1、m2;用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h;解除弹簧锁定弹出两球,记录两球在水平地面上的落点P、Q。回答下列问题:(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能,还需测量的物理量有_。(已知重力加速度g)A弹簧的压缩量xB两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2C小球直径D两球从管口弹出到落地的时间t1、t2(2)根据测量结果,可得弹性势能的表达式为Ep_。(3)由上述所测得的物理量来表示,如果满足关系式_,那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。解析:(1)弹簧的弹性势能等于两球得到的动能之和,要求解动能必须还要知道两球弹射的初速度v0,由平抛运动规律,可知v0,故还需要测出两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2,B正确。(2)小球的动能Ekmv02m2;故弹性势能的表达式为Epm1v12m2v22。(3)由测得的物理量来表示,如果满足关系式m1v1m2v2,即m1x1m2x2,那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。答案:(1)B(2)(3)m1x1m2x24.(2019衡阳模拟)某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒,实验中使用半径相等的两小球A和B,实验的主要步骤如下:A用天平测得两小球A、B的质量分别为m1、m2,且m1m2B如图所示安装器材,在竖直木板上记下O点(与置于C点的小球球心等高),调节斜槽使其末端C切线水平CC处先不放球B,将球A从斜槽上的适当高度由静止释放,球A抛出后撞在木板上的平均落点为PD再将球B置于C点,让球A从斜槽上同一位置静止释放,两球碰后落在木板上的平均落点为M、NE用刻度尺测出三个平均落点到O点的距离分别为hM、hP、hN回答下列问题:(1)若C点到木板的水平距离为x,小球平均落点到O点的距离为h,重力加速度为g,则小球做平抛运动的初速度v0_。(2)上述实验中,碰后球B的平均落点位置应是_(选填“M”或“N”)。(3)若关系式_(用题中所测量的物理量的符号表示)成立,则说明了两小球碰撞中动量守恒。解析:(1)由平抛运动规律得,竖直方向hgt2,水平方向xv0t,解得水平速度v0x 。(2)由于水平位移相同,碰后速度越大,则飞行时间越短,竖直方向下落高度越小,故碰后B球的平均落点应在M处。(3)根据(1)中所求可得,碰前A球的速度vAx ;碰后A、B两球的速度分别为vAx ,vBx ,根据动量守恒定律得m1vAm1vAm2vB,化简可得m1 m1 m2 ,即只要上式成立,则可以验证动量守恒定律。答案:(1)x (2)M(3)m1 m1 m2 5.某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律,装置固定在水平面上,圆弧形轨道末端切线水平,两球半径相同,两球与水平面的动摩擦因数相同。实验时,先测出A、B两球的质量mA、mB,让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放,记下其在水平面上滑行距离的平均值x0,然后把球B静置于轨道末端水平部分,并将球A从轨道上同一位置由静止释放,并与球B相碰,重复多次。(1)为确保实验中球A不反向运动,则mA、mB应满足的关系是_。(2)写出实验中还需要测量的物理量及符号:_。(3)若碰撞前后动量守恒,写出动量守恒的表达式:_。(4)取mA2mB,x01 m,且A、B两球间为弹性碰撞,则球B滑行的距离为_。解析:(1)为防止两球碰撞后入射球反弹,入射球(球A)的质量应大于被碰球(球B)的质量,即:mAmB。(2)碰撞后两球做减速运动,设碰撞后的速度为vA、vB,由动能定理得:mAgx00mAv02,解得:v0,mAgxA0mAvA2,解得:vA,mBgxB0mBvB2,解得:vB,如果碰撞过程动量守恒,则:mAv0mAvAmBvB,即:mAmAmB,整理得:mAmAmB,还需要测量碰撞后A、B两球在水平面滑行的距离xA、xB。(3)由(2)可知,若碰撞前后动量守恒,则动量守恒的表达式为:mAmAmB。(4)如果碰撞过程是弹性碰撞,碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mAmAmB,由机械能守恒定律得:mA()2mA()2mB()2,已知:mA2mB,x01 m,解得:xB m。答案:(1)mAmB(2)碰撞后A、B两球在水平面滑行的距离 xA、xB(3)mAmAmB(4) m
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