专题(30)实验七 验证动量守恒定律(原卷版)

2021年高考物理一轮复习必热考点整合回扣练专题（30）实验七验证动量守恒定律（原卷版）考点一基础实验考查1、如图，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，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。小球开始释放高度h小球抛出点距地面的高度H小球做平抛运动的射程（2） 图6中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，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m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是 。（填选项前的符号）用天平测量两个小球的质量m「m2测量小球m1开始释放高度h测量抛出点距地面的高度H分别找到m「m2相碰后平均落地点的位置M、N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）。TOC\o"1-5"\h\z⑷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7所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与P]'，则p1:P]'= :11;若碰撞结束时m2的动量为p2'，则P]':p2'=ll： 。0 M PN■»r I. 44..H0cm ! 『■ ^3-何1£11） ■实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值哉为—

2、用如图12、用如图1所示的装置可以验证动量守恒定律。图2 图3⑴实验中质量为m］的入射小球和质量为叫的被碰小球的质量关系是m］ m2。(选填“大于”“等于”或“小于”)图中O点是小球抛出点在地面上的投影。实验时，先让入射小球m］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，再将入射小球m］从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复本操作。接下来要完成的必要步骤是 。(填选项前的字母)用天平测量两个小球的质量m.m2测量小球m］开始释放的高度h测量抛出点距地面的高度H分别通过画最小的圆找到m.m2相碰后平均落地点的位置M、N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(2)中测量的量表示)；经过测定，m「45.0g，m2=7.5g,小球落地的平均位置距O点的距离如图2所示。若用长度代表速度，则两球碰撞前“总动量”之和为 g・cm,两球碰撞后“总动量”之和为 g・cm。用如图3装置也可以验证碰撞中的动量守恒，实验步骤与上述实验类似。图中D、E、F到抛出点B的距离分别为ld、le、lf。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为A.m]LF=m]LD+m2LEB.m]L2E=m]L2D+m2L2FC.m1V^C.m1V^LE=m1LE=LF-LD3、如图所示，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．实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量 (填正确选项前的字母)间接地解决这个问题．小球开始释放的高度h小球抛出点距地面的高度H小球做平抛运动的射程图中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 ．(填正确选项前的字母)用天平测量两个小球的质量m「m2测量小球m1开始释放的高度h测量抛出点距地面的高度H分别找到m「m2相碰后平均落地点的位置M、N测量平抛射程OM、ON若两球相碰前、后动量守恒，其表达式可表示为 ［用(2)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(2)中测量的量表示］.【提分笔记】利用平抛运动做探究碰撞实验时应注意斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽上同一位置由静止滚下；地面要水平，白纸铺好后，在实验过程中不能移动，否则会造成很大的误差；入射小球的质量应大于被碰小球的质量；小球的平均落点要用最小圆法来确定.考点二创新实验考查实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、胶布、撞针、橡皮泥等.实验方法测质量：用天平测出两滑块的质量.安装：按图安装并调好实验装置.C1］码J1ffii-it|AB⑶实验：接通电源，利用光电计时器测出两滑块在各种情况下碰撞前、后的速度(例如：①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)．验证：一维碰撞中的动量守恒．4、某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实验．实验装置如图所示，下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨和光电门，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d得到A、B两滑块(包含遮光片)的质量m1、m2向气垫导轨通入压缩空气利用气垫导轨左右的弹射装置，使滑块A、B分别向右和向左运动，测出滑块A、B在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为和At2观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起，运动方向与滑块B碰撞前运动方向相同，此后滑块A再次经过光电门时挡光时间为At试解答下列问题：碰撞前A滑块的速度大小为 ，碰撞前B滑块的速度大小为 .为了验证碰撞中动量守恒，以vB为正方向需要验证的关系式是 (用题中物理量表示)．有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能．请用上述实验过程测出的相关物理量，表示出A、B系统在碰撞过程中损失的机械能AE= .5、如图所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱.实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高.将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外：还需要测量的量是 、 和 ．根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为 ．(忽略小球的大小)6、“枪支比动能e0”是反映枪支威力的一个参数，已知e0=S，式中E0是子弹离开枪口时的动能，S是子弹的横截面积(若子弹是球形，则S是过球心的截面圆面积)。J2136冲击摆实验器”是物理实验中的实验器材，可以用来测量弹簧枪的比动能e0,如图甲所示，左侧是可以发射球形子弹的弹簧枪，中间立柱上悬挂小摆块，摆块一般用塑料制成，正对枪口处有一水平方向的锥形孔(使弹丸容易射入并与摆块结合为一体)。摆块摆动的最大角0可由刻度盘读出。(重力加速度大小为g)用游标卡尺测量子弹直径，测量结果如图乙所示，子弹的直径d= mm。实验开始之前，必须测量的物理量为子弹直径d以及 和 。(写出物理量及其表示字母)；实验步骤如下：将冲击摆实验器放在桌上，调节底座上的调平螺丝，使底座水平；再调节支架上端的调节螺丝，改变悬线的长度，使摆块的孔洞跟枪口正对，并且使摆块右侧与0刻度对齐；此时用刻度尺测量出摆长L；扣动弹簧枪扳机，打出子弹，记录下摆块的最大摆角；多次重复实验，计算出摆块最大摆角的平均值0；处理实验数据，得出实验结论。子弹的发射速度为v0= ，弹簧枪的比动能为e0= 。(用已知量和测量量的字母表示)；由于存在系统误差，使得测量值 理论值。(选填“大于”“小于”或“等于”)7、（2020.新课标I卷）某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：光电门R光电门R盛码（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间 时，可认为气垫导轨水平；（2） 用天平测砝码与砝码盘的总质量m“滑块（含遮光片）的质量m2；（3） 用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；（4） 令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间At]、At2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；（5） 在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小1= ，滑块动量改变量的大小Ap= ；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）（6） 某次测量得到的一组数据为：d=1.000cm,m]=1.50x10-2kg，m2=0.400kg，△t]=3.900x10-2s，At2=1.270x10-2s，t12=1.50s,取g=9.80m/s2。计算可得I= N・s,Ap=kgms-1；（结果均保留3位有效数字）（7） 定义5=込生x100%，本次实验岸 %（保留1位有效数字）。8、为了“验证动量守恒定律”.图甲所示的气垫导轨上放着两个滑块，滑块A的质量为500g,滑块B的质量为200g.每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器的频率均为50Hz.调节设备使气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两个滑块以不同的速度相向运动，碰撞后粘在一起继续运动.图乙分别为A、B纸带上选取的计数点，每两个计数点之间还有四个点没有画出.打点计时器 打点计吋器（甲位…皿 >' A导2£ioa—^6・opj範cm（1）判断气垫导轨是否处于水平，下列措施可行的是 （填正确选项前字母）.将某个滑块轻放在气垫导轨上，看滑块是否静止让两个滑块相向运动，看是否在轨道的中点位置碰撞给某个滑块一个初速度，看滑块是否做匀速直线运动测量气垫导轨的两个支架是否一样高根据图乙提供的纸带，计算碰撞前两滑块的总动量大小p= kg・m/s；碰撞后两滑块的总动量大小为p2= kg・m/s.多次实验，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．(结果保留两位有效数字)9、如图所示，气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C、D的气垫导轨以及滑块A、B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；调整气垫导轨，使导 ;在滑块A、滑块B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；用刻度尺测出滑块A的左端至板C的距离L],B的右端至板D的距离L2；按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当滑块A、B分别碰撞挡板C、D时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t]和t2.TOC\o"1-5"\h\z⑴步骤(b)补充完整 .利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是 ．利用上述实验数据还能测出被压缩弹簧的弹性势能的大小，请写出表达式： .10、同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图所示)验证弹性碰撞，斜面底端用光滑小圆弧与水平桌面相连，实验中使用半径相等的弹性小球1和2，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．第一步：先将木板竖直固定于斜槽前端边缘处的C点，且板面与桌面垂直，在木板上记下置于C点小球的位置O,然后将木板向右平移适当的距离，并固定.第二步：不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并撞在木板上.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．第三步：把小球2放在斜槽前端边缘处的C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与第二步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置．第四步：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度.

Ac球1 木梅球2Q 一O□C■W\邈漩滚回答下列问题：若木板到C点的距离为X,小球落点到O点的距离为y,重力加速度为g,则小球做平抛运动的初速度v0上述实验中P点是 的平均位置，N点是 的平均位置，M点是 的平均位置．用测量的物理量写出表示验证弹性碰撞的表达式为 ．11、某同学用如图1所示的装置探究碰撞中的不变量,实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置,滑块碰到弹射装置时将被锁定,打开控制开关,滑块可被弹射装置向右弹出。滑块甲和滑块乙上装有相同宽度的挡光片,在滑块甲的右端和滑块乙的左端装上了弹性碰架(图中未画出),可保证在滑块碰撞过程中能量损失极小。开始时,滑块甲被弹射装置锁定,滑块乙静置于两个光电门之间。0|「|0|「|川|川［m20圉！ 图厘该同学用游