2020年高考物理一轮专题： 第27讲 实验： 验证动量守恒定律

2020年高考物理一轮专题：第27讲实验：验证动量守恒定律
姓名:________ 班级:________ 成绩:________
一、单选题 (共1题；共2分)
1. （2分） (2017高二下·安阳期中) 在用如图所示的装置做”验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1 ，被碰球b的质量为m2 ，小球的半径为r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是（）
A . 入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相同的小球
B . 让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下
C . 要验证的表达式是m1 =m1 +m2
D . 要验证的表达式是m1 =m1 +m2
二、多选题 (共2题；共6分)
2. （3分）如图为课本参考案例二，则下列说法正确的是（）
A . 悬挂两球的细绳长度要适当，且等长
B . 由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度
C . 两小球必须都是刚性球，且质量相同
D . 两小球碰后可以粘合在一起共同运动
3. （3分）在用两个小球的碰撞来验证碰撞中的不变量时，产生误差的主要原因是（）
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绝对沿水平方向
B . 小球在空气中飞行时受到空气阻力
C . 通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差
D . 测量长度时有误差
三、填空题 (共1题；共4分)
4. （4分） (2017高二下·宜城期中) 气垫导轨是常用的一种实验仪器．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，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：
A ．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；
B ．调整气垫导轨，使导轨处于水平；
C ．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止地放置在气垫导轨上；
D ．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1 ．
E ．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D 挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2 ．
本实验中还应测量的物理量是________，利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是________．
四、实验探究题 (共8题；共40分)
5. （3分） (2017高一下·容县期末) 如图1所示，用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律，即研究两个
小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：
先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O．
接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．
①对于上述实验操作，下列说法正确的是________
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．小球1质量应大于小球2的质量
②上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有________．
A．A、B两点间的高度差h1
B．B点离地面的高度h2
C．小球1和小球2的质量m1、m2
D．小球1和小球2的半径r
③当所测物理量满足表达式________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律．如果还满足表达式________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失．
④完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图2所示．在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接．使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′．用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3 ．则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为________（用所测物理量的字母表示）．
6. （8分） (2017高一下·南宁期末) 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．
（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量（填选项前的序号），间接地解决这个问题．
A . 小球开始释放高度h
B . 小球抛出点距地面的高度H
C . 小球做平抛运动的射程
（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP．
然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复．
A . 用天平测量两个小球的质量m1、m2
B . 测量小球m1开始释放高度h
C . 测量抛出点距地面的高度H
D . 分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E . 测量平抛射程OM、ON
（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________（用（2）中测量的量表示）．
7. （5分） (2017高二下·上饶期中) 某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图1所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力．
（1）
若已得到打点纸带如图2所示，并测得各计数点间距（标在图上）．A为运动起点，则应该选择________段来计算A碰前的速度，应选择________段来计算A和B碰后的共同速度．（以上空格选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”）（2）
已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得碰前m1v0=________kg•m/s，碰后（m1+m2）v共=________kg•m/s，由此得出结论________．（计算结果保留三位有效数字．）
8. （6分） (2017高一下·商丘期末) 如图所示为验证动量守恒的实验装置示意图．
（1）若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2则
A . m1＞m2 ， r1＞r2
B . m1＞m2 ， r1＜r2
C . m1＞m2 ， r1=r2
D . m1＜m2 ， r1=r2
（2）为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是．（填下列对应的字母）
A . 直尺
B . 游标卡尺
C . 天平
D . 弹簧秤
E . 秒表
（3）设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式（用m1、m2及图中字母表示）________成立，即表示碰撞中动量守恒．
9. （6分） (2017高一下·昌平期末) 某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，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，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置C由静止开始滚下，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，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，Pˊ为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于O Pˊ，米尺的零点与O点对齐．
（1）
两小球质量及大小关系应满足，
A . mA=mB
B . mA＞mB
C . mA＜mB
D . 大小相等
E . 没有限制
（2）
碰撞后B球的水平射程应为________ cm
（3）
本实验我们要验证等式：________是否成立．
10. （5分）(2018·浙江模拟) 某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，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，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置C由静止开始滚下，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，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P ，为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP ，，米尺的零点与O点对齐。

（1）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答：_____(填选项号)．
A . 水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B . A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
C . 测量A球或B球的直径
D . 测量A球和B球的质量
E . 测量G点相对于水平槽面的高度
（2）碰撞后B球的水平射程应为________cm
（3）下列有利于减小实验误差的是____。

A . 选择大小一样且入射小球A的质量必须大于被碰小球B的质量；
B . 斜槽PQ和水平槽QR必须光滑且水平槽QR末端应水平；
C . 入射小球A每次都必须从同一位置以相同的初速度释放；
（4）若A球和B球的质量分别为MA、MB ，写出探究碰撞中的不变量的表达式________。

（用MA、MB、OM、ON、OP，表示）
11. （4分） (2019高三上·赤峰月考) 如图所示，为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个滑块的碰撞是否为弹性碰撞。

某同学选取了两个体积相同、质量不同、与水平面的动摩擦因数相同的滑块A、B，按下述步骤做实验：
①用天平测出两个滑块的质量分别为mA ， mB；
②将图示装置固定在水平面上，使圆弧形轨道末端切线水平；
③先不放滑块B，让滑块A多次从圆弧轨道上某一位置由静止释放，记下。

其在水平面上滑行距离的平均值x0；
④将滑块B静止置于轨道下端水平部分，仍将滑块A从轨道上同一位置由静止释放，与滑块B碰撞，重复多次。

（1）为确保实验中滑块A不反向运动，mA，mB，应满足的关系是________
（2）实验中，还需要测量的量是________。

（3）用测得的物理量来表示，只要满足关系式________，则说明碰撞过程中动量是守恒的
（4）用测得的物理量来表示，只要满足关系式________，则说明两滑块的碰撞是弹性碰撞。

12. （3分） (2017高二下·河南期中) 某同学用如图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，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．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滑下，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，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，E、F、J是实验中小球落点的平均位置．
（1）
为了使两球碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：A球的直径________ B球的直径（“大于”、“等于”或“小于”）；为减小实验误差，在两球碰撞后使A球不反弹，所选用的两小球质量关系应为mA________ mB（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（2）
在以下选项中，本次实验必须进行的测量是；
A . 水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离
B . A球与B球碰撞后，A球、B球落点位置分别到O点的距离
C . A球和B球在空中飞行的时间
D . 测量G点相对于水平槽面的高
（3）
已知两小球质量mA和mB，该同学通过实验数据证实A、B两球在碰撞过程中动量守恒，请你用图中的字母写出该同学判断动量守恒的表达式是________．
参考答案一、单选题 (共1题；共2分)
1-1、
二、多选题 (共2题；共6分)
2-1、
3-1、
三、填空题 (共1题；共4分)
4-1、
四、实验探究题 (共8题；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、。