高考物理十年试题分类解析专题46验证动量守恒定律

1、十年高考试题分类解析-物理1 （2011北京理综卷）如图2,用“碰撞试验器”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。t P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 选项前的序号），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图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球日多次从斜轨上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静止于轨道的水平部分， 再将入射小球 日从斜轨上S位置静止释放，与小球 町 相撞，并多次重复。接下来要

2、完成的必要步骤是（填选项的符号）A.用天平测量两个小球的质量 mi、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.分别找到田，m2相碰后平均落地点的位置 M NE.测量平抛射程OM, ON若两球相碰前后的动量守恒， 其表达式可表示为 （用中测量的量表示）； 若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为 （用中测量的量表示）。经测定，m1 = 45.0g, m2 =7.5g，小球落地点的平均位置距o点的距离如图3所示。.1 5 riprn4* VI1144.80 cm55.60cm碰撞前、后m的动量分别为pi与p/，则pi：p i = ： 11;若碰撞结束时 位的动量为p2， 贝

3、U pi : p 2 =11:实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值一p一为Ri 2设小球平抛运动时间为 t ,碰撞前m的动量为pi=45.0 X iO-3 X 44.80 X i0-2/t ,碰撞后 m 的动量为 pi =45.0 X iO-3 X 35.20 X i0-2/t ,则 pi：p / =i4： ii;碰撞后 m 的动量为 p2 =7.5 X i0-3X 55.60 X i0-2/t ,贝U pi : p 2 =ii:2.9有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请你用中已知的数据，分析和计算出被撞小球m平抛运动射程ON的最大

4、值为cm【解析】5手实验中小球平抛运动时间相同,将速度测量转化为水平位移测量, 由动量守恒定律和弹性碰撞前后动能相等可得m_ OM-bmrON= m_ OP ,ni2ON=设小球平抛运动时间为t,碰撞前m：的动量为p=45,0X 10-X 44.80Xl（r （2009 四川理综）气垫导轨（如图甲）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

5、工作A. 碰撞后 m：的动量为 pi=4S.0X 10a X 35.20X 10% 则 p:：pf-14 : 11?碰撞后口的动量为p/=7.5X10。X 55.60* 10刃t,则出:出=1129实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值，二二L土。小十小11+2。 13.9在上述实的中仅更换两个小球的材质，使它们做弹性碰撞，其它条件不变，由m二心二中二9声可得 ON= OP,代人 叫+蹊、中已知的数据得0N=76.85口【答案】CADE或DEA或DAEm l 9M+ m2*ON= myOPm：-0M2+ rr）2ON2= mOP2-142.976. R图甲【点评】此题考查用碰撞实验器验证动量守恒

6、定律实验,综合性强.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。用乙答案（2）0.2og（2 分）；0.2（2 分）；（第 L 2 空答案可互换）0.2ab（s-S3）（4 分）:04（

7、3 分）解析：由于两滑块相向运动，碰撞后速度减小，所以上面纸带左侧是碰撞前一个 滑块运动所打的纸带，下面纸带是碰撞前另一个滑块运动所打的纸带，上面纸带 右侧是碰撞后两个滑块粘在一起继续运动所打的纸带。根据电源的频率为b可知 打相邻两点之间的时间为Lh 6个连续点时间间隔为Xb,两滑块碰前的速度分 别为叱=0,2s二b、y; = 0,2s3b,碰撞前两个滑块的动量分别为p二二”二二0.2口皿l和 p2 = av2 = 0.2 abs碰撞后两滑块粘合在一起的速度为v= 0.2b,两滑块的总动 量大小为p=2av=0.2ab（s：-55o碰撞后两滑块的总动量大小为。.2乂2弧亡0.4岫5）3.（ 2

8、008年宁夏理综）某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律.图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为 1 : 2.当两摆均处于自由静止 丁丁状态时，其侧面刚好接触.向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45角，然后将其由静止释放.结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30。.若本实验允许的最大误差为4%,此实验是否成功地验证了动量守恒定律？3.解析：摆球A、B的质量分别为 m、g摆长为l, B球的初始高度为hi,碰撞前 A 6bB B球的速度为Vb,在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得h1 =l(1 - cos45 )1 2 mBVB : mBg

9、hi2设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为巴、P”有 P 二mVs解得；/? = J2（1-COS450）同理可得：=（%+吗）/第Q-gs300）解得：名=% +啊吐酒片 啊 V1 - cos45产Y即:上=1.03由此可以推出；忤里|=3%4%所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律.（ 2007 全国卷I ） 碰撞的恢复系数的定义为e= Jv2_vL ,其中vio和V20分别是碰撞前两物体的速度， V20 -VioV1和V2分别是碰撞后物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的e1o某同学借用验证动力守恒定律的实验装置（如图所示）验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半

10、径相等的钢质小球1和2 （它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞），且小球1的质量大于小球2的质 量。实验步骤如下：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重锤线所指的位置Q第一步，不放小球 2,让小球1从斜才t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落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置。第二步，把小球2放在斜槽前端边缘处 C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置。第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段 OM OR ON勺长度。上述实验中，P点是 平均位置，M点是 平均位置

11、，N点是 平均位置请写出本实验的原理 写出用测量量表示的恢复系数的表达式 。三个落地点距 O点的距离OM OP ONW实验所用的小球质量是否有关系?解析：。口是没有放被碰小球时小球1的平抛运动位移，0P与小球的质量无关; 0M是小球1与被碰小球2碰撞后小球1的平抛运动位移。若被碰小球2质量小, 则小球1动量损失少，0M大，否则OM小；ON是小球1与被碰小球2碰撞后 小球2的平抛运动位移.若被碰小球2质量小，碰撞后速度大，ON大，否则 ON小。答案:在实验的第一步中小球1落点的小球1与小球2碰后小球1落点的小球2落点的小球从憎口 C飞出后均做平抛运动，飞行的时间相同，假设为工.则有 OP=vts

12、 OM=vtf ON=V2t,小球，碰撞前就匕即以=0唧 V1 _ OX-OM _ 0X-0M耳：| OP-O OP在误差允许的范围内，如果白但，即的证了弹性碰撞的恢复系数为 ON-OM 0=oOPOP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关点评此题将碰撞的恢复系数与动量守恒定律物证综合在一起，体现了高考紧扣 教材而不拘泥教材的命题原则，有利于选拔具有潜能的人才（ 2006 天津理综）用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图，斜槽与水平槽圆滑连接。实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点 C由静止滚 下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。再把B求静置于水平槽前端

13、边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹。记录纸上的O点是垂直所指的位置，若测得各落点痕迹到O点的距离：O阵2.68cm , O%8.62cm, ON巴包=%（结果保留一位有效数字）。M PN11.50cm,并知A、B两球的质量比为 2： 1,则未放B球时A球落地点是记录纸上的 点，系统碰撞前总动量 P与碰撞后总动量 P的百分误差答案：P 2in+rcOP j OS!OS 白岑 mmWjf p =mA * + me ,，即以ttt|j - y| 啊 OP-mA - OXI + ms - tZV)p% OP，代入数据解得以上L 2治 P6 (2000天津、

14、江西卷)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，图1中PQ是斜槽，QR为水平槽，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球放在水平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1中O点是水平槽末端 R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于 G R O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。(1)碰撞后B球的水平射程应为 cm。(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)水平才t上放 B球时，测量A球落点