2020年高考物理一輪專題： 第27講 實驗： 驗證動量守恒定律

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1、2020年高考物理一輪專題： 第27講 實驗： 驗證動量守恒定律 姓名:________ 班級:________ 成績:________ 一、 單選題 (共1題；共2分) 1. （2分） (2017高二下安陽期中) 在用如圖所示的裝置做”驗證動量守恒定律”實驗時，入射球a的質(zhì)量為m1 ， 被碰球b的質(zhì)量為m2 ， 小球的半徑為r，各小球的落地點如圖所示，下列關(guān)于這個實驗的說法正確的是（ ） A . 入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相同的小球 B . 讓入射球與被碰球連續(xù)10次相碰，每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下 C

2、 . 要驗證的表達式是m1 =m1 +m2 D . 要驗證的表達式是m1 =m1 +m2 二、 多選題 (共2題；共6分) 2. （3分） 如圖為課本參考案例二，則下列說法正確的是（ ） A . 懸掛兩球的細繩長度要適當，且等長 B . 由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰前的速度 C . 兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同 D . 兩小球碰后可以粘合在一起共同運動 3. （3分） 在用兩個小球的碰撞來驗證碰撞中的不變量時，產(chǎn)生誤差的主要原因是（ ） A . 碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是絕對沿水平

3、方向 B . 小球在空氣中飛行時受到空氣阻力 C . 通過復(fù)寫紙描得的各點，不是理想的點，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差 D . 測量長度時有誤差 三、 填空題 (共1題；共4分) 4. （4分） (2017高二下宜城期中) 氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器．它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示（彈簧的長度忽略不計），采用的實驗步驟如下： A ．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB； B ．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平； C

4、 ．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上； D ．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1 ． E ．按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作．當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2 ． 本實驗中還應(yīng)測量的物理量是________，利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達式是________． 四、 實驗探究題 (共8題；共40分) 5. （3分） (2017高一下容縣期末) 如圖1所示，用“碰撞實驗器“可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)

5、系： 先安裝好實驗裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下重垂線所指的位置O． 接下來的實驗步驟如下： 步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上．重復(fù)多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置； 步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置B，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞．重復(fù)多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置； 步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度． ①對于上述實驗操作，下列說法正確的是________ A．應(yīng)使小球每次從

6、斜槽上相同的位置自由滾下 B．斜槽軌道必須光滑 C．斜槽軌道末端必須水平 D．小球1質(zhì)量應(yīng)大于小球2的質(zhì)量 ②上述實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量的物理量有________． A．A、B兩點間的高度差h1 B．B點離地面的高度h2 C．小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2 D．小球1和小球2的半徑r ③當所測物理量滿足表達式________（用所測物理量的字母表示）時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律．如果還滿足表達式________（用所測物理量的字母表示）時，即說明兩球碰撞時無機械能損失． ④完成上述實驗后，某實驗小組對上述裝置進行了改造，如圖2所示．在水平

7、槽末端與水平地面間放置了一個斜面，斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接．使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下，重復(fù)實驗步驟1和2的操作，得到兩球落在斜面上的平均落點M′、P′、N′．用刻度尺測量斜面頂點到M′、P′、N′三點的距離分別為l1、l2、l3 ． 則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為________（用所測物理量的字母表示）． 6. （8分） (2017高一下南寧期末) 如圖所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系． （1） 實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通過僅測量（填選項前的序號），間接地解決這個問題．

8、 A . 小球開始釋放高度h B . 小球拋出點距地面的高度H C . 小球做平拋運動的射程 （2） 圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影．實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程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S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)． A . 用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2 B . 測量小球m1開始釋放高度h C . 測量拋出點距地面的高度H D . 分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N E . 測量平拋射程OM、ON （3） 若兩球相碰前后的動量守

9、恒，其表達式可表示為________（用（2）中測量的量表示）． 7. （5分） (2017高二下上饒期中) 某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器做“驗證動量守恒定律”的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動．他設(shè)計的具體裝置如圖1所示，在小車后連接著紙帶，電磁打點計時器使用的電源頻率為50Hz，長木板墊著小木片以平衡摩擦力． （1） 若已得到打點紙帶如圖2所示，并測得各計數(shù)點間距（標在圖上）．A為運動起點，則應(yīng)該選擇________段來計算A碰前的速度，應(yīng)選擇________段來計算A和B碰后的共同速度．（以上空格

10、選填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”） （2） 已測得小車A的質(zhì)量m1=0.40kg，小車B的質(zhì)量m2=0.20kg，由以上測量結(jié)果可得碰前m1v0=________kg?m/s，碰后（m1+m2）v共=________kg?m/s，由此得出結(jié)論________．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字．） 8. （6分） (2017高一下商丘期末) 如圖所示為驗證動量守恒的實驗裝置示意圖． （1） 若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2則 A . m1＞m2 ， r1＞r2 B . m1＞m2 ， r1＜r2 C . m1＞m2 ， r1=r2 D .

11、 m1＜m2 ， r1=r2 （2） 為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是．（填下列對應(yīng)的字母） A . 直尺 B . 游標卡尺 C . 天平 D . 彈簧秤 E . 秒表 （3） 設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射小球落點的平均位置，則關(guān)系式（用m1、m2及圖中字母表示）________成立，即表示碰撞中動量守恒． 9. （6分） (2017高一下昌平期末) 某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找碰撞中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置C由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留

12、下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置C由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)這種操作10次，圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點，Pˊ為未放被碰小球B時A球的平均落點，M為與B球碰后A球的平均落點，N為被碰球B的平均落點．若B球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于O Pˊ，米尺的零點與O點對齊． （1） 兩小球質(zhì)量及大小關(guān)系應(yīng)滿足 ， A . mA=mB B . mA＞mB C . mA＜mB D . 大小相等 E . 沒有限制 （2） 碰撞后B球的水

13、平射程應(yīng)為________cm （3） 本實驗我們要驗證等式：________是否成立． 10. （5分） (2018浙江模擬) 某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找碰撞中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置C由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置C由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)這種操作10次，圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點，P ， 為未放被碰小球B時A球的平均落點

14、，M為與B球碰后A球的平均落點，N為被碰球B的平均落點．若B球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP ， ， 米尺的零點與O點對齊。 （1） 在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量?答：_____(填選項號)． A . 水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離 B . A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離 C . 測量A球或B球的直徑 D . 測量A球和B球的質(zhì)量 E . 測量G點相對于水平槽面的高度 （2） 碰撞后B球的水平射程應(yīng)為________cm （3） 下列有利于減小實驗誤差的是____。 A . 選擇大小一樣且入射小球

15、A的質(zhì)量必須大于被碰小球B的質(zhì)量； B . 斜槽PQ和水平槽QR必須光滑且水平槽QR末端應(yīng)水平； C . 入射小球A每次都必須從同一位置以相同的初速度釋放； （4） 若A球和B球的質(zhì)量分別為MA、MB ，寫出探究碰撞中的不變量的表達式________。（用MA、MB、OM、ON、OP，表示） 11. （4分） (2019高三上赤峰月考) 如圖所示，為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個滑塊的碰撞是否為彈性碰撞。某同學(xué)選取了兩個體積相同、質(zhì)量不同、與水平面的動摩擦因數(shù)相同的滑塊A、B，按下述步驟做實驗： ①用天平測出兩個滑塊的質(zhì)量分別為mA ， mB； ②將圖示裝置固定在水平面上

16、，使圓弧形軌道末端切線水平； ③先不放滑塊B，讓滑塊A多次從圓弧軌道上某一位置由靜止釋放，記下。其在水平面上滑行距離的平均值x0； ④將滑塊B靜止置于軌道下端水平部分，仍將滑塊A從軌道上同一位置由靜止釋放，與滑塊B碰撞，重復(fù)多次。 （1） 為確保實驗中滑塊A不反向運動，mA，mB，應(yīng)滿足的關(guān)系是________ （2） 實驗中，還需要測量的量是________。 （3） 用測得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式________，則說明碰撞過程中動量是守恒的 （4） 用測得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式________，則說明兩滑塊的碰撞是彈性碰撞。 12. （3分） (2017

17、高二下河南期中) 某同學(xué)用如圖所示裝置探究A、B兩球在碰撞中動量是否守恒．該同學(xué)利用平拋運動測量兩球碰撞前后的速度，實驗裝置和具體做法如下，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滑下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滑下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復(fù)這種操作10次，并畫出實驗中A、B兩小球落點的平均位置．圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點，E、F、J是實驗中小球落點的平均位置． （1） 為了使兩球

18、碰撞為一維碰撞，所選兩球的直徑關(guān)系為：A球的直徑________B球的直徑（“大于”、“等于”或“小于”）；為減小實驗誤差，在兩球碰撞后使A球不反彈，所選用的兩小球質(zhì)量關(guān)系應(yīng)為mA________mB（選填“大于”、“等于”或“小于”）； （2） 在以下選項中，本次實驗必須進行的測量是； A . 水平槽上未放B球時，A球落點位置到O點的距離 B . A球與B球碰撞后，A球、B球落點位置分別到O點的距離 C . A球和B球在空中飛行的時間 D . 測量G點相對于水平槽面的高 （3） 已知兩小球質(zhì)量mA和mB，該同學(xué)通過實驗數(shù)據(jù)證實A、B兩球在碰撞過程中動量守恒，請你用圖中的字

19、母寫出該同學(xué)判斷動量守恒的表達式是________． 第 13 頁 共 13 頁 參考答案 一、 單選題 (共1題；共2分) 1-1、 二、 多選題 (共2題；共6分) 2-1、 3-1、 三、 填空題 (共1題；共4分) 4-1、 四、 實驗探究題 (共8題；共40分) 5-1、 6-1、 6-2、 6-3、 7-1、 7-2、 8-1、 8-2、 8-3、 9-1、 9-2、 9-3、 10-1、 10-2、 10-3、 10-4、 11-1、 11-2、 11-3、 11-4、 12-1、 12-2、 12-3、