2024-2025年新教材高中物理第一章动量守恒定律4实验：验证动量守恒定律练习含解析新人教版选择性必修第一册

PAGE3-试验：验证动量守恒定律1．(10分)气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消退掉摩擦力的影响，因此成为重要的试验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计协作运用能完成很多试验。现供应以下试验器材：(名称、图像、编号如图所示)利用以上试验器材还可以完成“通过证明mv0＝(m1＋m2)v来得到滑块碰撞时的动量守恒”的试验。为完成此试验。(1)针对试验原理，我们应选择的器材编号为：__ABC__。(2)在我们所选的器材中：__B__器材对应原理中的m1(填写器材编号)。解析：该试验的原理为m1v0＝(m1＋m2)v，两个物体最终粘在一起，一起运动，通过光电门可以测量速度的大小，所以应选择的器材为A、B、C。因为m1应当是先运动的滑块，不是静止的滑块，所以对应的器材是B。2．(15分)(2024·江苏省扬州中学高二下学期检测)在探究碰撞中动量守恒试验中，利用如图所示的气垫导轨通过闪光照相进行这一试验。某次试验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B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T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽视不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的__2.5T__时刻，假如碰撞前后动量守恒，则A、B两滑块质量之比mA∶mB＝__2∶3__。解析：由题图可知，前三次曝光的时间间隔内物块A的位移相同，两物块不行能相碰，又由于物块B起先时静止，而碰后物块B肯定向右运动，因物块B静止在60cm的位置，所以两物块碰撞肯定发生在2.5T末，设碰前物块A的速度大小为v，则碰后物块A的速度大小为eq\f(v,2)，由题图可知碰后B的速度大小为v，假设取向右的方向为正，则碰前的质量与速度乘积的和为mAv，碰后的质量与速度乘积的和为－mAeq\f(v,2)＋mBv，因为碰撞前后动量守恒，则整理可得mA∶mB＝2∶3。3．(15分)某同学用如图所示装置来“验证动量守恒定律”，试验时先让小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止起先滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复10次；然后再把小球b静置在斜槽轨道末端，小球a仍从原固定点由静止起先滚下，和小球b相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。回答下列问题：(1)在安装试验器材时，斜槽的末端应__水平或切线水平__。(2)小球a、b的质量关系应满意ma__>__mb，两球的半径关系应满意ra__＝__rb(均选填“>”“<”或“＝”)。(3)在本试验中，验证的式子是：__ma·OB＝ma·OA＋mb·OC__。解析：(1)小球离开轨道后做平抛运动，在安装试验器材时斜槽的末端应保持水平，才能使小球做平抛运动。(2)为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即ma>mb；为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径要相等。(3)小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，b球在前，a球在后，两球都做平抛运动，由题图所示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为B点，碰撞后a、b的落地点分别为A、C点，小球在空中的运动时间t相等，假如碰撞过程动量不变，则有：mav0＝mava＋mbvb，两边同时乘以时间t得mav0t＝mavat＋mbvbt，ma·OB＝ma·OA＋mb·OC。4．(20分)(2024·广东省试验中学高二下学期期中)为了验证“两小球碰撞过程中的动量守恒”，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：①将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；②将木板向右平移适当的距离固定，再使小球a从原固定点由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹P；③把小球b静止放在斜槽轨道的水平段的最右端，让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两小球撞到木板并在白纸上留下痕迹M和N；④用天平测出a、b两个小球的质量分别为ma和mb，用刻度尺测量白纸上O点到M、P、N三点的距离分别为yM、yP和yN。依据上述试验，请回答下列问题：(1)为了减小试验误差，选择入射球ma、被碰球mb时，应当使ma__大于__mb。(填“大于”“等于”“小于”)(2)小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对试验结果__不会__产生误差。(选填“会”或“不会”)(3)小球a和b发生碰撞后，小球b在图中白纸上撞击痕迹应是__M__点。(4)用本试验中所测得的物理量来验证两小球碰撞过程中动量守恒，其表达式为：__eq\f(ma,\r(yp))＝eq\f(ma,\r(yN))＋eq\f(mb,\r(yM))__。解析：(1)选择入射球ma、被碰球mb时，为防止入射球反弹，则应当使ma大于mb。(2)小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，不会对试验结果产生误差，因为只要保证小球从静止释放到达最低点的速度相等即可，斜槽不肯定须要光滑。(3)小球a和b发生碰撞后，小球b在图中白纸上撞击痕迹应是M点。(4)依据y＝eq\f(1,2)gt2得t＝eq\r(\f(2y,g))，若小球a不与小球b碰撞，平抛运动初速度v＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,2yP))，同理可得，小球a与b碰撞后，a的速度v1＝x