【優(yōu)化方案】2020高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)知能優(yōu)化演練 新人教版選修3-5

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1、知能演練強(qiáng)化闖關(guān) 1．在用斜槽軌道“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”的實(shí)驗(yàn)中，必須測(cè)量的物理量有(　　) A．入射小球和被碰小球的質(zhì)量 B．入射小球和被碰小球的半徑 C．入射小球從斜槽上由靜止釋放時(shí)的起始高度 D．斜槽軌道的末端到地面的高度 E．從相碰到落地的時(shí)間 F．入射小球未與另一小球碰撞時(shí)飛出的水平距離 G．入射小球和被碰小球碰撞后各自飛出的水平距離 答案：AFG 2. 某同學(xué)用如圖1－2－9所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，用輕質(zhì)細(xì)線將小球1懸掛于O點(diǎn)，使小球1的球心到懸點(diǎn)O的距離為L(zhǎng)，被碰小球2放在光滑的水平桌面上．將小球1從右方的A點(diǎn)(OA與豎直方向的夾角為α)由靜止釋放，

2、擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與小球2發(fā)生正碰，碰撞后，小球1繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)到C位置(OC與豎直方向夾角為θ)，小球2落到水平地面上，落點(diǎn)D到桌面邊緣水平距離為s. 圖1－2－9 (1)實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)測(cè)得上述物理量中的α、L、s，為了驗(yàn)證兩球碰撞過程動(dòng)量守恒，還應(yīng)該測(cè)量的物理量有________________________________________________________________． (2)請(qǐng)用測(cè)得的物理量結(jié)合已知物理量分別表示碰撞前后小球1的動(dòng)量：p1＝________，p1′＝________；再用物理量表示碰撞前后小球2的動(dòng)量：p2＝________，p2′＝______

3、__. 解析：根據(jù)機(jī)械能守恒定律計(jì)算碰前和碰后小球1的速度，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)計(jì)算碰后小球2的速度，最后根據(jù)p＝mv計(jì)算各個(gè)動(dòng)量值． 答案：(1)小球1的質(zhì)量m1，小球2的質(zhì)量m2，桌面高度h，OC與OB夾角θ (2)m1 m1　0　m2 s 3．(2020·遼寧模擬)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1－2－10甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．

4、 圖1－2－10 (1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； ②向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣； ③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向； ④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間； ⑥先_______________，然后________________________________________________， 讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)； ⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想

5、的紙帶如圖乙所示； ⑧測(cè)得滑塊1的質(zhì)量310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g. 完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容． (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為________kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)． (3)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_____________________________ _____________________________________________________________________. 解析：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先

6、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開滑塊． (2)作用前系統(tǒng)的總動(dòng)量為滑塊1的動(dòng)量p0＝m1v0. v0＝ m/s＝2.00 m/s，p0＝0.310×2.00 kg·m/s＝0.620 kg·m/s.作用后系統(tǒng)的總動(dòng)量為滑塊1和滑塊2的動(dòng)量和，且此時(shí)兩滑塊具有相同的速度v，v＝ m/s＝1.20 m/s，p＝(m1＋m2)v＝(0.310＋0.205)×1.20 kg·m/s＝0.618 kg·m/s. (3)存在誤差的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦. 答案：(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源　放開滑塊1 (2)0.620　0.618 (3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦 4．(20

7、20·高考北京卷)如圖1－2－11所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系． 圖1－2－11 (1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通過僅測(cè)量________(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問題． A．小球開始釋放高度h B．小球拋出點(diǎn)距地面的高度H C．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 (2)圖1－2－11中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程OP. 然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止

8、釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)． 接下來要完成的必要步驟是________．(填選項(xiàng)前的符號(hào)) A．用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2 B．測(cè)量小球m1開始釋放高度h C．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N E．測(cè)量平拋射程OM，ON (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為________(用(2)中測(cè)量的量表示)； 若碰撞是彈性碰撞．那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為________(用(2)中測(cè)量的量表示)． (4)經(jīng)測(cè)定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖1－2－12所示． 圖1－2

9、－12 碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1′，則p1∶p1′＝______∶11；若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2′，則p1′∶p2′＝11∶____. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值為________________． (5)有同學(xué)認(rèn)為，在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個(gè)小球的材質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程增大．請(qǐng)你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計(jì)算出被碰小球m2平拋運(yùn)動(dòng)射程ON的最大值為________cm. 解析：(1)該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，也就是驗(yàn)證兩球碰撞前后動(dòng)量是否相等，即驗(yàn)證m1v1＝m1v′1＋m2v′2，由題圖中裝置可以看出，不放被碰小球m2時(shí)，m1從拋

10、出點(diǎn)下落高度與放上m2，兩球相碰后下落的高度H相同，即在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的下落時(shí)間t相同，故有v1＝，v′1＝，v′2＝，代入m1v1＝m1v′1＋m2v′2，可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，只需驗(yàn)證該式成立即可，在實(shí)驗(yàn)中不需測(cè)出速度，只需測(cè)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移即可． (2)需先找出落地點(diǎn)才能測(cè)量小球的水平位移，測(cè)量小球的質(zhì)量無先后之分． (3)若是彈性碰撞，還應(yīng)滿足能量守恒，即m1v＝m1v′＋m2v′，即m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2. (4)＝＝＝＝14∶11. ＝＝＝11∶2.9. ＝ ＝ ≈1(1～1.01 均可) (5)當(dāng)兩球發(fā)生彈性碰撞時(shí)，碰后m2的速度最大，射程最大，由m1·OP＝m1·OM＋m2·ON與m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2可解出ON的最大值為76.8 cm. 答案：(1)C　(2)ADE或DAE (3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP　m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2 　(4)14　2.9　1(1～1.01均可)　(5)76.8