2025版新教材高中物理第一章动量与动量守恒定律微点8实验：验证动量守恒定律课时作业教科版选择性必修第一册

微点8试验：验证动量守恒定律eq\a\vs4\al(过基础)1．如图所示，斜槽轨道末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点．今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2，仍让球m1从斜槽同一高度滚下，并与球m2正碰后做平抛运动，球m1和m2的落地点分别是M、N.已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点．则：(1)两小球质量的关系应满意________．A．m1＝m2B．m1>m2C．m1<m2(2)试验必需满意的条件________．A．轨道末端必需是水平的B．斜槽轨道必需光滑C．入射小球m1每次必需自同一高度静止释放D．入射小球m1和被碰小球m2的球心在碰撞瞬间必需在同一高度(3)试验中必需测量的是________．A．两小球的质量m1和m2B．两小球的半径r1和r2C．桌面离地的高度HD．小球起始高度E．从两球相遇到两球落地的时间F．小球m1单独飞出的水平距离G．两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离(4)若两小球质量之比m1∶m2＝3∶2，两球落点状况如图所示，则碰撞前后动量是否守恒？2．如图甲所示，在水平光滑轨道上停着A、B两辆试验小车，A车上系有一穿过打点计时器的纸带，使A车获得水平向右的速度，启动打点计时器，A车运动一段距离后，与静止的B车发生正碰并连在一起运动，纸带记录下碰撞前A车和碰撞后两车的运动状况，如图乙所示，打点计时器电源频率为50Hz，则碰撞前A车速度大小为________m/s，碰撞后的共同速度大小为________m/s.假如已知碰撞过程中mv是不变量，则可求得mA∶mB＝________．3．如图是用气垫导轨验证动量守恒定律的试验装置，滑块1的质量m1＝0.20kg，滑块2的右端面固定一小块橡皮泥，其总质量m2＝0.10kg.两滑块上均装有宽度d＝0.50cm的遮光条，在两滑块间合适位置装有光电门1，在滑块2左侧适当位置装有光电门2.将滑块1置于导轨右端，然后用橡皮锤水平敲击滑块1，滑块1经过光电门1，光电计时器显示的时间为0.050s，滑块1与滑块2碰撞后粘在一起，碰撞后滑块2与滑块1先后经过光电门2，光电计时器显示的时间分别为0.068s和0.065s.请回答下列问题：(1)对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为________kg·m/s，碰撞后系统的总动量为________kg·m/s.(计算结果均保留两位有效数字)(2)由(1)中计算结果可以看出，碰撞前后系统的总动量并不完全相等，你认为产生这一差异的缘由是____________________．4．用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球碰撞来验证动量守恒定律，A球质量mA＝0.3kg，B球质量mB＝0.1kg，试验时先使A球从斜槽上某一固定点G由静止起先滚下，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．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由静止起先滚下，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，得到了如图乙所示的三个落地处．(1)请在图乙中读出OP＝________cm.(2)由图乙可以推断出Q处是________球的落地点(填“A”或“B”).(3)该试验在误差允许的范围内，只需比较mAxA＋mBxB＝mAx′A＋mBx′B，从而验证动量是否守恒，则通过计算mAxA＋mBxB＝________kg·m，mAx′A＋mBx′B＝________kg·m.(保留3位有效数字)5．现利用图(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．试验测得滑块A的质量m1＝0.310kg，滑块B的质量m2＝0.108kg，遮光片的宽度d＝1.00cm；打点计时器所用沟通电的频率f＝50.0Hz.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ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示．若试验允许的相对误差肯定值(|eq\f(碰撞前后总动量之差,碰前总动量)|×100%)最大为5%，本试验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程．微点8试验：验证动量守恒定律1．答案：(1)B(2)ACD(3)AFG(4)守恒解析：(1)为防止小球反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，即m1>m2，故选B.(2)为保证两球碰撞后从同一高度做平抛运动，斜槽轨道末端要调成水平．为保证明验有较好的可重复性以减小误差，试验中要求入射小球每次从同一高度由静止滚下．不须要斜槽轨道必需光滑，故选A、C、D.(3)本试验必需测量的是两小球的质量m1和m2，入射小球m1单独飞出的水平距离和两小球m1和m2相碰后各自飞出的水平距离．因小球脱离槽口末端后做的是相同高度的平抛运动，因此两球碰后落地时间相等，故可以利用水平距离代替水平速度，所以不须要测量桌面离地的高度及两小球碰后落地的时间．故选A、F、G.(4)设m1＝3m，m2＝2m，则v1＝eq\f(OP,t)＝eq\f(43.50×10－2,t)m/s，m1v1＝eq\f(1.305m,t)kg·m/sv′1＝eq\f(OM,t)＝eq\f(13.50×10－2,t)m/s，m1v′1＝eq\f(0.405m,t)kg·m/sv2＝0，v′2＝eq\f(ON,t)＝eq\f(45.00×10－2,t)m/s，m2v′2＝eq\f(0.9m,t)kg·m/sm1v′1＋m2v′2＝eq\f(1.305m,t)kg·m/s.则知m1v1＝m1v′1＋m2v′2，故碰撞前后动量守恒．2．答案：0.600.402∶1解析：由纸带上点迹位置可知，前两段间隔均为1.20cm，最终两段间隔均为0.80cm，则碰前速度v＝eq\f(1.20×10－2,0.02)m/s＝0.60m/s，碰后速度v′＝eq\f(0.80×10－2,0.02)m/s＝0.40m/s.因为mAv＝(mA＋mB)v′，则得mA∶mB＝2∶1.3．答案：(1)0.0200.022(2)导轨不平，右端高解析：(1)滑块1通过光电门1的速度v1＝eq\f(d,t1)＝eq\f(0.50×10－2,0.050)m/s＝0.10m/s，碰撞前系统的总动量p＝m1v1＝0.20×0.10kg·m/s＝0.020kg·m/s.滑块1与静止的滑块2碰撞后粘在一起，滑块2通过光电门2的速度v2＝eq\f(d,t2)＝eq\f(0.50×10－2,0.068)m/s＝0.074m/s，碰撞后系统的总动量p′＝(m1＋m2)v2＝(0.20＋0.10)×0.074kg·m/s＝0.022kg·m/s.(2)据题意知，两滑块先后通过光电门的时间变小，说明碰撞后两滑块做加速运动，缘由是气垫导轨右端高，碰撞前后系统的总动量并不完全相等，产生差异的缘由是导轨不平，右端高，合外力不为0，不符合动量守恒的条件．4．答案：(1)17.5(2)A(3)0.0975(0.0966～0.0993)0.0965(0.940～0.980)解析：(1)在题图乙中用最小的圆将全部的落点圈起来，圆心为平均落地点，则读出OP＝17.5cm.(2)由题图乙可以推断出Q处是A球碰前的落地点．(3)结合题图可知mAxA＋mBxB＝0.3×0.325kg·m＋0＝0.0975kg·mmAx′A＋mBx′B＝0.3×0.175kg·m＋0.1×0.440kg·m＝0.0965kg·m.5．答案：见解析解析：碰前A的瞬时速度大小为vA＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.04,0.02)m/s＝2.00m/s碰后A的瞬时速度大小为v′A＝eq\f(x′,t)＝eq\f(0.0194,0.02)m/s＝0.97m/s碰前B的瞬时速度大小为vB＝0