专项08验证动量守恒定律(原卷版)

2021届高考物理实验专项突破-一验证动量守恒定律1.（2020•全国高三课时练习）某同学频闪照相和气垫导轨验证动量守恒定律，现用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g,接着安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平.然后向气垫导轨通入压缩空气，再把4、4两滑块放到导轨上，分别给它们初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为A/nO.Zs.如图所示是闪光4次拍摄得到的照片，其间4、B两滑块均在0~80cm刻度范围内.第一次闪光时，滑块8恰好通过尸55cm处，滑块A恰好通过尸70cm,碰撞后滑块A静止.关于该实验，下列判断正确的是.A.两滑块的碰撞发生在第一次闪光后0.1sB.碰撞前A的速度大小是0.5nVsC.碰撞前8的速度大小是l.Om/sD.实验结果表明，碰撞前后系统动量守恒（2021•全国高三专题练习）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.实验测得滑块A质量m尸0.310kg,滑块B的质量m2=0.108kg,遮光片的宽度d=l.00cm；打点计时器所用的交流电的频率为f=5（）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•光电计时器显示的时间为3.500〃?S,碰撞■前后打出的纸带如图（b）所示.若实验允许的相对误差绝对值（碰撞前后总动量之差

部前总动量1()0%)最大为5若实验允许的相对误差绝对值（碰撞前后总动量之差

部前总动量1()0%)最大为5本实验是否在误差范围内（2021•全国高三专题练习）气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔，空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。滑行器就浮在气垫层上，与导轨平面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差。某实验小组现在利用气垫导轨装置结合频闪照相的方法进行“探究碰撞中的不变量''这•实验。（1）实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大应选图中的（填“甲”或"乙”）、若要求碰撞动能损失最小则应选图中的o（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4滑块静止，A滑块匀速向"滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图所示。已知相邻两次闪光的时间间隔为丁，在这4次闪光的过程中，人、8两滑块均在0~80cm的范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于户10cm处。若A、B两滑块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（用字母7表示），4、8两滑块质量比〃?a：mn=。（2021•全国高三专题练习）用半径均为,•的小球1和小球2碰撞来验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装固定好实验装置，竖直挡板上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，用夹子固定，小球球心与。点位置等高，实验步骤如下：步骤1：不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在竖直挡板上。重复多次，确定小球落点的平均位置P;步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置8,让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，确定碰撞后两小球落点的平均位置M、N；步骤3：用亳米刻度尺测得。点与M、P、N三点的竖直方向的距离分别为加、力2、自。（1）两小球的直径用螺旋测微器核准相等，测量结果如图乙，则两小球的直径均为mm。（2）设球1和球2的质量分别为如、"⑵若满足，则说明碰撞过程动量守恒，若还满足,则说明两球发生的碰撞为弹性碰撞。（用“刀、机2、加、h2.加表示）（2020•全国高三课时练习）某实验小组在进行“探究碰撞中的不变量”的实验入射小球与被碰小球半径相同.（1）实验装置如图甲所示先不放8小球，使A小球从斜槽上某一固定点C（图中未画出）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小球静置于水平槽前端边缘处，让A小球仍从C处由静止滚下，A小球和8小球碰撞后分别落在记录纸上留下各自落点的痕迹.如图乙所示，记录纸上的。点是重锤所指的位置，M、P、N分别为落点的痕迹.未放4小球时，A小球落地点是记录纸上的点.甲乙（2）实验中可以将表达式町匕二町珏'+吗网转化为〃2=叫《+%月来进行验证，其中4、s；、门为小球做平抛运动的水平位移，可以进行这种转化的依据是.（请你选择一个最合适的答案）A.小球飞出后的加速度相同B.小球飞出后，水平方向的速度相同C.小球在空中水平方向都做匀速直线运动，水平位移与时间成正比D.小球在空中水平方向都做匀速直线运动，乂因为从同高度平抛运动时间相同所以水平位移与初速度成正比。（2019•河北石家庄市•辛集中学）在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙两种装置：（1）若入射小球质量为见，半径为弓；被碰小球质量为机2,半径为弓,则要求A.叫>m2r}>r2B.m、>m2f\<C码>m2r1=r2D.m、<nt24=0（2）设入射小球的质量为犯，被碰小球的质量为，〃2,则在用甲装置实验时，验证动量守恒定律的公式为（用装置图中的字母表示）（3）若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必须有的是A.亳米刻度尺B.游标卡尺C.天平D弹簧秤E.秒表（4）在实验装置乙中，若小球和斜槽轨道非常光滑，则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒.这时需要测量的物理量有：小球静止释放的初位置到斜槽末端的高度差4,小球从斜槽末端水平飞出后平抛运动到地面的水平位移5、竖直下落高度42•则所需验证的关系式为.（不计空气阻力，用题中的字母符号表示）（2019•全国高三课时练习）某同学设计了一个用打点计时器”探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A前端装有橡皮泥，推动小车A使之匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。他设计的装置如下图所示，在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz。（I）木板的一端下边垫着小木片用以。（2）在实验中，需要的测量工具有.A.弹簧测力计B.亳米刻度尺C.天平D.螺旋测微器（3）己测得小车A（包括橡皮泥）的质量为m产小310kg，小车B（包括撞针）的质量为m2=0.205kg,由以上测量可得：（结果保留三位有效数字）碰前两车质量与速度乘积之和为kg-m/s；碰后两车质量与速度乘积之和为kgm/s：（4）结论：o（2021•全国高三专题练习）某同学用图甲所示装置通过大小相同的A、B两小球的碰撞来验证动量守恒定律.图中PQ是斜槽，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球放在水平槽末端，IkA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点是水平槽末端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）小球A的质量,小与小球B的质量加2应满足的关系是皿m2（填或“=”）（3）某次实验中，得出小球的落点情况如图乙所示（单位：cm）,P、M、N分别是入射小球在碰前、碰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）.若本次实验的数据很好地验证了动量守恒定律，则入射小球和被碰小球的质量之比如：〃?2.（2021•全国高三专题练习）如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德（GAtwood746-1807）创制的一和著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律和动量守恒定律，如图乙所示。（已知当地的重力加速度为g）（1）该同学用游标卡尺测量遮光片的宽度如图丙所示，则“=mm；然后将质量均为加（A的含挡光片和挂钩、B的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，A置下桌面上处「静止状态，测量出挡光片中心到固定光电门中心的竖直距离儿（2）为了验证动量守恒定律，该同学让A在桌面上处丁静止状态，将乃从静止位置竖直提升s后由自由下落，光电门记录下挡光片挡光的时间为加（B未接触桌面），则验证绳绷紧过程中系统治绳方向动量守恒定律的表达式为；如果该同学忘记将B下方的C取下（C的质量也为〃?），光电门记录挡光片挡光的时间为