2021高考物理(全国版)一轮复习考点考法：专题七 考点3 实验：验证动量守恒定律

考点3实验:验证动量守恒定律
1.[2020山东统考,6分]2019年9月,我国成功完成了76 km/h
高速列车实车对撞试验,标志着我国高速列车安全技术达到
了世界领先水平.某学习小组受此启发,设计了如下的碰撞
实验,探究其中的能量损耗问题,实验装置如图甲所示.
该小组准备了质量分别为0.20 kg、0.20 kg、0.40 kg的
滑块A、B、C,滑块A右侧带有自动锁扣,左侧与穿过打点计
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,打点计时器所接电源的频率f=50 Hz.
调整好实验装置后,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,重复上述实验过程,纸带数据如图丙所示.
(1)根据纸带记录的数据,滑块A与B碰撞过程中系统损失的动能为J,滑块A与C碰撞过程中系统损失的动能为J.(计算结果均保留2位有效数字)
(2)根据实验结果可知,被碰物体质量增大,系统损失的动能(填“增大”“减小”或“不变”).
2.[6分]在“验证动量守恒定律”的实验中,一般采用如图所示的装置:
其中P点为碰前入射小球落点的平均位置,M点为碰后入射小球落点的平均位置,N点
为碰后被碰小球落点的平均位置.
(1)若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球的质量为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)以下所提供的测量工具中需要的是.
A.刻度尺
B.游标卡尺
C.天平
D.弹簧测力计
E.秒表
(3)在做实验时,对实验要求,以下说法正确的是.
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线是水平的
C.入射球每次都要从同一高度由静止滚下
D.释放点越高,两球碰后水平位移越大,水平位移测量的相对误差越小,两球速度的测量越准确
(4)设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,用如图所示装置进行实验,则“验证动量守恒定律”的表达式为.(用装置图中的字母表示)
3.[6分]如图甲所示,在做验证动量守恒定律的实验时,长木板右端下面
垫小木片用以平衡摩擦力,小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之
做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续
匀速运动,在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50 Hz.
(1)若获得纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图
上).a为运动起始点,则应选段来计算A的碰前速度,
应选段来计算A和B碰后的共同速度.(选填
“ab”“bc”“cd”或“de”)
(2)已测得小车A的质量m A=0.30 kg,小车B的质量为m B=0.20 kg,由以上测量结果可得碰前系统总动量为kg·m/s,碰后系统总动量为kg·m/s.(结果保留3位有效数字) (3)实验结论:
.
4.[创新题,4分]用如图所示的装置进行以下实验:
A.测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面间的动摩擦因数μ,查出当地的重力加速
度g
B.用细线将滑块A、B连接,使A、B间的弹簧压缩,滑块B紧靠在桌边
C.剪断细线,测出滑块B做平抛运动落地点到重垂线的水平距离x1,和滑块A沿桌面滑行的距离x2
(1)为探究碰撞中的不变量,写出还需测量的物理量及表示它们的字母:.
(2)若mv为不变量,需验证的关系式为.
5.[新情境,5分]如图是用来验证动量守恒定律的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O
点下方桌子的边沿有一竖直立柱.实验时,调节悬点,使弹性球1静止时恰好与立柱上的弹
性球2接触且两球等高.将球1拉到A点,并使之静止,同时把球2放在立柱上.释放球1,当
它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞,碰后球1向左最远可摆到B点,球2落到水平地
面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面
的距离为a,B点离水平桌面的距离为b,C点离桌子边沿间的水平距离为c.此时,
(1)还需要测量的物理量是、和.
(2)根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为.(忽略小球的大小)
考点3实验:验证动量守恒定律
1.(1)0.45(2分)0.60(2分)(2)增大(2分)
解析:(1)打点计时器所接电源的频率f=50 Hz,周期T=1
f
=0.02 s,由题图乙可知,碰撞前滑块A的速
度为v A=6.00
0.02×10-2 m/s=3.0 m/s,A与B碰撞并粘合在一起后速度为v AB=3.00
0.02
×10-2 m/s=1.5 m/s.碰撞
前滑块A的动能E k A=1
2m A v A2=1
2
×0.20×3.02J=0.90 J,碰撞后滑块A、B的总动能
E k AB=1
2(m A+m B)v AB2=1
2
×(0.20+0.20)×1.52J=0.45 J,A与B碰撞过程中系统损失的动能为ΔE k1=
E k A-E k AB=0.90 J-0.45 J=0.45 J.由题图丙可知,A与C碰撞并粘合在一起后速度为v AC=2.00
0.02
×10-2
m/s=1.0 m/s.碰撞前滑块A的动能E k A=1
2m A v A2=1
2
×0.20×3.02 J=0.90 J,碰撞后滑块A、C的总动能
E k AC=1
2(m A+m C)v AC2=1
2
×(0.20+0.40)×1.02J=0.30 J,A与C碰撞过程中系统损失的动能为ΔE k2=
E k A-E k AC=0.90 J-0.30 J=0.60 J.(2)根据实验结果可知,被碰物体质量增大,系统损失的动能增大.
2.(1)C(1分)(2)AC(1分)(3)BCD(2分)(4)m1·。