2024高考物理一轮复习实验八验证动量守恒定律练习含解析鲁科版

PAGE5-试验八验证动量守恒定律1.(2024年山东新高考模拟)2024年9月,我国胜利完成了76km/h高速下列车实车对撞试验,标记着我国高速列车被动平安技术达到了世界领先水平。某学习小组受此启发,设计了如下碰撞试验,探究其中的能量损耗问题,试验装置如图甲所示。试验打算了质量分别为0.20kg、0.20kg、0.40kg的滑块A、B、C,滑块A右侧带有自动锁扣,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连,滑块B、C左侧均带有自动锁扣,打点计时器的电源频率f=50Hz。调整好试验装置后,在水平气垫导轨上放置A、B两个滑块,启动打点计时器,使滑块A以某一速度与静止的滑块B相碰并粘合在一起运动,纸带记录的数据如图乙所示;用滑块C替代滑块B,重复上述试验过程,纸带数据如图丙所示。依据纸带记录的数据,滑块A与B碰撞过程系统损失的动能为__________J,滑块A与C碰撞过程系统损失的动能为__________J(计算结果均保留2位有效数字)。依据试验结果可知,被碰物体质量增大,系统损失的动能__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。

【解析】由纸带可得出A与B碰撞前的速度为(6.00+6.01+6.02+6.03)×10-2m4×1f;碰撞后的速度为(2.97+2.98+2.99+3.答案:0.450.60增大2.气垫导轨是常用的一种试验仪器,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,试验装置如图所示(弹簧的长度忽视不计)。采纳的试验步骤如下: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运动时间的计时器起先工作。当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,登记A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。(1)试验中还应测量的物理量是______________________________。

(2)利用上述测量的试验数据,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,产生误差的缘由是_____________________________________。

(3)利用上述试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,须要知道物体的运动速度,在已经知道运动时间的前提下,须要测量运动物体的位移,即须要测量的量是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-m(3)依据能量守恒知,两运动物体获得的动能就是弹簧的弹性势能。故有Ep=12(mAL12t答案:(1)B的右端至D板的距离L2(2)mAL1t1-m(3)能,Ep=12(mAL12t3.如图为验证动量守恒定律的试验装置,试验中选取两个半径相同、质量不等的小球,按下面步骤进行试验:①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2;②安装试验装置,将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端切线水平,再将一斜面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处由静止释放,标记小球在斜面上的落点位置P;④将小球m2放在斜槽末端B处,仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放,两球发生碰撞,分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置;⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离。图中从M、P、N点是试验过程中登记的小球在斜面上的三个落点位置,从M、P、N到B点的距离分别为sM、sP、sN。依据上述试验步骤,请回答下面问题:(1)两小球的质量m1、m2应满意m1________(选填“>”“=”或“<”)m2。

(2)若进行试验,以下所供应的测量工具中必需的是_________________。

A.直尺B.游标卡尺C.天平D.弹簧秤 E.秒表(3)用试验中测得的数据来表示,只要满意关系式______________,就能说明两球碰撞前后动量是守恒的。

【解析】(1)为了防止入射球碰后反弹,肯定要保证入射球的质量大于被碰球的质量,即m1>m2。(2)要验证动量守恒定律,需测量小球的质量和三个落点到B点的距离。故供应的测量工具中必需的是A、C。(3)碰撞前,小球m1落在图中的P点,设其水平初速度为v1。小球m1、m2发生碰撞后,m1的落点在图中的M点,设其水平初速度为v′1,m2的落点在图中的N点,设其水平初速度为v′2。设斜面与水平面间的倾角为α,由平抛运动规律得:sMsinα=12gt2、sMcosα=v′1t,解得:v′1=gsMcos2α2sinα只要满意m1v1+0=m1v′1+m2v′2即m1sP=m1sM+m2答案:(1)>(2)A、C(3)m1sP=m1sM+m4.在验证动量守恒定律试验中,试验装置如图所示,a、b是两个半径相等的小球,依据以下步骤进行操作: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肯定距离并固定,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)为完成本试验,必需测量的物理量有______。

A.小球a起先释放的高度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)在试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+m2v