2021物理沪科版新课程高效演练·创新预测 实验七 验证动量守恒定律含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021高考物理沪科版新课程一轮复习高效演练·创新预测实验七验证动量守恒定律含解析温馨提示:此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后.关闭Word文档返回原板块.高效演练·创新预测1。某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动。然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体,而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图1所示。在小车甲后连着纸带，打点计时器的打点频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.（1）若已得到打点纸带如图2所示，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，则应选______段计算小车甲的碰前速度，应选______段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两格填“AB"“BC”“CD”或“DE”)。

(2)已测得小车甲的质量m甲=0.40kg,小车乙的质量m乙=0。20kg，由以上测量结果，可得碰前m甲v甲+m乙v乙=___________kg·m/s,碰后m甲v甲′+m=___________kg·m/s。

（3）通过计算得出的结论是

_____________________。

【解析】(1)观察打点计时器打出的纸带,点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀,故CD应为碰撞阶段,甲、乙碰撞后一起匀速直线运动,打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度.（2）v甲=xBCΔt=1。05m/s，v′=碰前m甲v甲+m乙v乙=0。420kg碰后m甲v甲′+m乙v乙′=（m甲+m乙)v′=0。60×0.695kg·m/s=0.417（3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.答案：(1）BCDE(2）0。4200.417(3）在误差允许范围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的2。（2020·石家庄模拟）某同学用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律,该装置由水平长木板及固定在长木板一端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片及弹片释放装置。释放弹片可将硬币以某一初速度弹出。已知一元硬币和五角硬币与长木板间动摩擦因数相同。主要实验步骤如下：①将一元硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去,硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的适当位置取一点O，测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离，再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复多次,取该距离的平均值记为x1，如图乙所示;②将五角硬币放在长木板上，使其左侧位于O点,并使其直径与中心线重合。按步骤①从同一位置释放弹片，重新弹射一元硬币，使两硬币对心正碰，重复多次,分别测出两硬币碰后停止滑行时与O点距离的平均值x2和x3，如图丙所示。（1)为完成该实验,除长木板、硬币发射器、一元及五角硬币、刻度尺外，还需要______。

（2）实验中还需测量的物理量有___________,验证动量守恒定律的表达式为___________（用测量物理量对应的字母表示).

【解析】(1)动量为质量与速度的乘积，因此本实验需要测量硬币的质量,即还需要的实验器材为天平。(2)在验证动量守恒定律时,需要测量一元硬币的质量m1以及五角硬币的质量m2；由牛顿第二定律可知两枚硬币的加速度均为a=μg,由运动学公式v2=2ax可得，碰前一元硬币的速度为v1=2μgx1,碰后一元硬币和五角硬币的速度分别为v2=2μgx2、v3=2μgx3，若满足m1v1=m1v2+m2v3，即m1答案：(1）天平（2)一元硬币与五角硬币的质量m1、m2m1x1=m1x2+m3。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和D的气垫导轨以及滑块A和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：①用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB。②调整气垫导轨，使导轨处于水平。③在A和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。④用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1。⑤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A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。(1）实验中还应测量的物理量是.

(2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是，

式子中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是。

(3）利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小?如能,请写出表达式：。

【解析】（1）验证动量守恒,需要知道物体的运动速度，在已经知道运动时间的前提下，需要测量运动物体的位移，即需要测量的量是B的右端至D板的距离L2。(2)由于运动前两物体是静止的，故总动量为零，运动后两物体是向相反方向运动的，设向左运动为正，则有mAvA-mBvB=0，即mAL1t1—mBL2t2=0。造成误差的原因（3)根据能量守恒知，两运动物体获得的动能就是弹簧的弹性势能。故有Ep=12（mAL12t1答案：（1)B的右端至D板的距离L2（2)mAL1t1—mB(3)能，Ep=12(mAL12t4。为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球,按下述步骤做了如下实验：①用天平测出两个小球的质量(分别为m1和m2，且m1>m2）。②按照如图所示安装好实验装置.将斜槽AB固定在桌边，使槽末端处的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端。③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。④将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和m2在斜面上的落点位置。⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。（1）小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点是图中的___________点，m2的落点是图中的___________点.

(2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式________________________，

则说明碰撞中动量守恒。（3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式________________________，

则说明两小球的碰撞是弹性碰撞.【解析】（1)由题意可知，碰撞后，m1的落点是图中的D点，m2的落点是图中的F点。(2)（3）设斜面BC的倾角为θ，小球从斜面顶端平抛落到斜面上，两者距离为L，由平抛运动的知识可知，Lcosθ=vt,Lsinθ=12gt2，可得v=LcosθgcosθgL2sinθ,由于θ、g都是恒量，所以v∝L,v2∝L，所以动量守恒的表达式可以化简为m1LE=m1LD+m2LF,机械能守恒的表达式可以化简为m1LE=m1L答案：（1)DF（2）m1LE=m1LD+m(3)m1LE=m1LD+m2LF【加固训练】在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示,a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作：①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O;②将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放,撞到木板上得到痕迹B；③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放,和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C。（1）若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1______m2。（选填“〉”“="或“〈”）

（2）为完成本实验，必须测量的物理量有______。

A.小球a开始释放的高度hB。木板水平向右移动的距离lC。a球和b球的质量m1、m2D。O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3(3)在实验误差允许的范围内，若动量守恒，其关系式应为___________。

【解析】在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有m1v0=m1v1+m2v2，碰撞前后动能相等，故有12m1v02=12m1v12+12m2v22,解得v1=m1-m2m1+m2v0，若要使a球的速度方向不变，则m1〉m2；小球平抛运动的时间t=2hg，则初速度v=xt=xg2h,