2019年高考物理一轮复习 专题28 验证动量守恒定律(练)(含解析).doc

2019年高考物理一轮复习专题28 验证动量守恒定律（练）（含解析）1．如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为________m/s，碰撞后的共同速度大小为________m/s。

已测得甲小车的质量m1=0．20kg，乙小车的质量m2=0．10kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为_____kg•m/s；碰后总动量为_____kg•m/s。

【答案】0．6 0．4 0．12 0．12
2．（1）“验证动量守恒定律”的实验装置原来的教科书采用图甲所示的方法，经过编者修改后，现行的教科书采用图乙所示的方法．两个实验装置的区别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球和被碰小球做平抛运动的抛出点分别在通过O、O′点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置，比较这两个实验装置，下列说法正确的是（）
A．采用图甲所示的实验装置时，需要测出两小球的直径
B．采用图乙所示的实验装置时，需要测出两小球的直径
C．为了减小误差，采用图甲所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
D．为了减小误差，采用图乙所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
（2）在做“验证动量守恒定律”的实验中：如果采用（1）题图乙所示装置做实验，某次实验得出小球
的落点情况如图丙所示，图中数据单位统一，假设碰撞动量守恒，则碰撞小球质量m1和被碰撞小球质量m2之比m1：m2= ．
【答案】（1）AD；（2）4：1
3．某同学设计一个用打点计时器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，然后与原来静止在前方的小车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6所示.在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.
（1）若已得到打点纸带如图并测得各相邻计数点间距标在图上。

A为运动起始的第一点.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.(以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”).
（2）已测得小车A的质量m1=0.4kg，小车B的质量.由以上测量结果可得：碰前总动量
=____________kg·m/s；碰后总动量=____________kg·m/s。

（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）BC、DE（2）0.420、0.417
【解析】（1）A与B碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，可知通过BC段来计算A的碰前速度，通过DE段计算A和B碰后的共同速度．
（2）A碰前的速度：碰后共同速度：
碰前总动量：，
碰后的总动量：
可知在误差允许范围内，AB碰撞过程中，系统动量守恒．
1．“探究碰撞中的不变量”的实验中：
(1)入射小球m1＝15g，原静止的被碰小球m2＝10g，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图，可知
入射小球碰撞后的m1v′1是_____ kg·m/s，入射小球碰撞前的m1v1是_____ kg·m/s，被碰撞后的m2v′2是_____kg·m/s。

由此得出结论_______________________。

(2)实验装置如图所示，本实验中，实验必须要求的条件是_______；
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端点的切线是水平的
C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D.入射球与被碰球满足m a>m b，r a＝r b
(3)图中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是______；A．m a·ON＝m a·OP＋m b·OM B．m a·OP＝m a·ON＋m b·OM
C．m a·OP＝m a·OM＋m b·ON D．m a·OM＝m a·OP＋m b·ON
【答案】（1）0.007 5，0.015，0.0075, 碰撞中mv的矢量和是守恒量(碰撞过程中动量守恒)
（2）BCD（3）C
（2）“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C
正确；为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求m a＞m b，r a=r b，故D正确．
（3）要验证动量守恒定律定律即：，小球做平抛运动，根据平抛运动规律可知根据两小球运动的时间相同，上式可转换为：，故需验证，因此ABD错误，C正确．
2．某同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，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G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G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点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且在G、R、O所在的平面内，米尺的零点与O点对齐．
（1）碰撞后B球的水平射程应取为________cm.
（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，测量A球落点位置到O点的距离
B．测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离
C．测量A球与B球的质量
D．测量G点相对于水平槽面的高度
（3）某同学用一把有50个小等分刻度的游标卡尺测量小球的直径，由于遮挡，只能看见游标尺的后半部分，如图所示，小球的直径D＝________mm.
（4）常用的测量仪器还有螺旋测微器，若某次测量示数如图，则待测长度为________mm.
【答案】（1）64.8（64.0～65.0 cm均可）（2）ABC （3） 16.96 mm （4）6.125 mm（6.123～6.127 mm均可）
【解析】（1）本题利用了高度相同、小球运动时间相同，在比例式中，可以用位移代替速度，即变难测物理量为易测物理量，围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点x B＝64.8 cm（64.0～65.0 cm均可）．
3．用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为m A的钢球A用细线悬挂于O点，质量为m B的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，使悬线在A球释放前伸直，O点到A球球心的距离为L，且线与竖直线夹角为，A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点。

图中S是B球初始位置到B球平均落点的水平距离。

（1）用题中所给的物理量表示碰撞后A球、B球的动量：
P A/= ；P B/= 。

（2）用题中所给的物理量表示需要验证的动量守恒表达式：
【答案】（1），（2）
【解析】小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：
，解得：，则；小球A与小球B碰撞后继续运动，在A碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，
由机械能守恒定律得：，解得，
；
碰前小球B静止，则；碰撞后B球做平抛运动，水平方向：竖直方向，
解得，则碰后B球的动量；
由动量守恒定律可知，实验需要验证的表达式为：；。