(通用版)202x版高考物理一轮复习 课时检测(三十八)验证动量守恒定律(实验增分课)(含解析)

课时检测(三十八) 验证动量守恒定律 (实验增分课)1．(2019·益阳模拟)利用气垫导轨通过闪光照相进行“探究碰撞中的不变量”的实验。

(1)实验要求研究两滑块碰撞时动能损失最小和最大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大应选图中的________(选填“甲”或“乙”)，若要求碰撞时动能损失最小则应选图中的________(选填“甲”或“乙”)。

(甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥)(2)某次实验时碰撞前滑块B 静止，滑块A 匀速向滑块B 运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图丙所示。

已知相邻两次闪光的时间间隔为T ，在这4次闪光的过程中，两滑块A 、B 均在0～80 cm 范围内，且第1次闪光时，滑块A 恰好位于x ＝10 cm 处。

若两滑块A 、B 的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的________时刻，两滑块A 、B 质量比m A ∶m B ＝________。

解析：(1)若要求碰撞时动能损失最大，则需两滑块碰撞后粘合在一起，故应选图中的乙；若要求碰撞时动能损失最小，则应使两滑块发生弹性碰撞，即选图中的甲。

(2)由题图丙可知，第1次闪光时，滑块A 恰好位于x ＝10 cm 处，第二次A 在x ＝30 cm 处，第三次A 在x ＝50 cm 处，碰撞在x ＝60 cm 处。

从第三次闪光到碰撞的时间为T 2，则可知碰撞发生在第1次闪光后的2.5T 时刻。

设碰前A 的速度大小为v ，则碰后A 的速度大小为v 2，B 的速度大小为v ，根据动量守恒定律可得m A v ＝－m A v 2＋m B v ，解得m A m B ＝23。

答案：(1)乙 甲 (2)2.5T 2∶32.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P Q R 为斜槽，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球放在斜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 点是斜槽末端R 在记录纸上的垂直投影点。

(1)安装器材时要注意：固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿________方向。

(2)某次实验中，得出小球落点情况如图乙所示(单位是cm)，P ′、M 、N 分别是入射小球在未放被碰小球时、放被碰小球后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心)，则入射小球和被碰小球质量之比为m 1∶m 2＝________。

解析：(1)为保证小球滚落后做平抛运动，斜槽末端的切线要沿水平方向。

(2)由碰撞过程中总动量守恒可知m 1·OP ′t ＝m 1·OM t ＋m 2·ON t(t 为运动时间)，代入数据可解得m 1∶m 2＝4∶1。

答案：(1)水平 (2)4∶13．如图所示为弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，在其两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管径且与弹簧不固连)，压缩弹簧并锁定。

现解除锁定，则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。

按下述步骤进行实验：①用天平测出两球质量分别为m 1、m 2；②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h ；③解除弹簧锁定弹出两球，记录两球在水平地面上的落点P 、Q 。

回答下列问题：(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物理量有________。

(已知重力加速度g )A ．弹簧的压缩量ΔxB ．两球落点P 、Q 到对应管口M 、N 的水平距离x 1、x 2C ．小球直径D ．两球从管口弹出到落地的时间t 1、t 2(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为E p ＝________________________________。

(3)由上述所测得的物理量来表示，如果满足关系式____________，那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。

解析：(1)弹簧的弹性势能等于两球得到的动能之和，要求解动能必须还要知道两球弹射的初速度v 0，由平抛运动规律，可知v 0＝x 2hg，故还需要测出两球落点P 、Q 到对应管口M 、N 的水平距离x 1、x 2，B 正确。

(2)小球的动能E k ＝12mv 02＝12m ·⎝ ⎛⎭⎪⎫x g 2h 2＝mgx 24h ；故弹性势能的表达式为E p ＝12m 1v 12＋12m 2v 22＝m 1gx 124h ＋m 2gx 224h。

(3)由测得的物理量来表示，如果满足关系式m 1v 1＝m 2v 2，即m 1x 1＝m 2x 2，那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。

答案：(1)B (2)m 1gx 124h ＋m 2gx 224h(3)m 1x 1＝m 2x 2 4.(2019·衡阳模拟)某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球A 和B ，实验的主要步骤如下：A ．用天平测得两小球A 、B 的质量分别为m 1、m 2，且m 1>m 2B ．如图所示安装器材，在竖直木板上记下O 点(与置于C 点的小球球心等高)，调节斜槽使其末端C 切线水平C ．C 处先不放球B ，将球A 从斜槽上的适当高度由静止释放，球A 抛出后撞在木板上的平均落点为PD ．再将球B 置于C 点，让球A 从斜槽上同一位置静止释放，两球碰后落在木板上的平均落点为M 、NE ．用刻度尺测出三个平均落点到O 点的距离分别为h M 、h P 、h N回答下列问题：(1)若C 点到木板的水平距离为x ，小球平均落点到O 点的距离为h ，重力加速度为g ，则小球做平抛运动的初速度v 0＝________。

(2)上述实验中，碰后球B 的平均落点位置应是________(选填“M ”或“N ”)。

(3)若关系式_______________________(用题中所测量的物理量的符号表示)成立，则说明了两小球碰撞中动量守恒。

解析：(1)由平抛运动规律得，竖直方向h ＝12gt 2，水平方向x ＝v 0t ，解得水平速度v 0＝x g 2h。

(2)由于水平位移相同，碰后速度越大，则飞行时间越短，竖直方向下落高度越小，故碰后B 球的平均落点应在M 处。

(3)根据(1)中所求可得，碰前A 球的速度v A ＝x g 2h P；碰后A 、B 两球的速度分别为v A ′＝xg 2h N，v B ＝x g 2h M ，根据动量守恒定律得m 1v A ＝m 1v A ′＋m 2v B ，化简可得m 1 1h P ＝m 1 1h N ＋m 2 1h M ，即只要上式成立，则可以验证动量守恒定律。

答案：(1)x g 2h (2)M (3)m 1 1h P ＝m 1 1h N ＋m 2 1h M5.某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律，装置固定在水平面上，圆弧形轨道末端切线水平，两球半径相同，两球与水平面的动摩擦因数相同。

实验时，先测出A 、B 两球的质量m A 、m B ，让球A 多次从圆弧形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x 0，然后把球B 静置于轨道末端水平部分，并将球A 从轨道上同一位置由静止释放，并与球B 相碰，重复多次。

(1)为确保实验中球A 不反向运动，则m A 、m B 应满足的关系是________。

(2)写出实验中还需要测量的物理量及符号：_____________________________________。

(3)若碰撞前后动量守恒，写出动量守恒的表达式：____________________。

(4)取m A ＝2m B ，x 0＝1 m ，且A 、B 两球间为弹性碰撞，则球B 滑行的距离为________。

解析：(1)为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球(球A )的质量应大于被碰球(球B )的质量，即：m A ＞m B 。

(2)碰撞后两球做减速运动，设碰撞后的速度为v A 、v B ，由动能定理得：－μm A gx 0＝0－12m A v 02，解得：v 0＝2μgx 0，－μm A gx A ＝0－12m A v A 2，解得：v A ＝2μgx A ，－μm B gx B ＝0－12m B v B 2，解得：v B ＝2μgx B ，如果碰撞过程动量守恒，则：m A v 0＝m A v A ＋m B v B ，即：m A 2μgx 0＝m A 2μgx A ＋m B 2μgx B ，整理得：m A x 0＝m A x A ＋m B x B ，还需要测量碰撞后A 、B 两球在水平面滑行的距离x A 、x B 。

(3)由(2)可知，若碰撞前后动量守恒，则动量守恒的表达式为：m A x 0＝m A x A ＋m B x B 。

(4)如果碰撞过程是弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m A x 0＝m A x A ＋m B x B ，由机械能守恒定律得：12m A (2μgx 0)2＝12m A (2μgx A )2＋12m B (2μgx B )2，已知：m A ＝2m B ，x 0＝1 m ，解得：x B ＝169 m 。

答案：(1)m A ＞m B (2)碰撞后A 、B 两球在水平面滑行的距离 x A 、x B (3)m A x 0＝m A x A ＋m B x B (4)169m如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。