高考实验复习3附答案 验证动量守恒定律

验证动量守恒定律

5．（1）利用气垫导轨通过闪光照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验．实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大应选下图1-3-5.1 中的_______（填“甲”或“乙”）、若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的_______．（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）

图1-3-5.1

（2）某次实验时碰撞前B 滑块静止，A 滑块匀速向B 滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图1-3-5.2所示．

图1-3-5.2

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，A 、B 两滑块均在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A 、B 两滑块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，A 、B 两滑块质量比:A B m m =_______．

6．某学习小组通过下图1-3-6实验装置来验证动量守恒定律。A 是固定在光滑水平桌面上的光滑斜槽。斜槽末端与水平桌面平行，B 是气垫导轨，C 是光电门，D 是带由小孔的滑块（孔内粘有胶带，小球进入小孔即粘在胶带上），滑块上方有一个很窄的挡光片。实验前将斜槽固定在水平桌面上，调整气垫导轨的高度，使滑块小孔下方与斜槽末端在同一高度处，同时调整气垫导轨水平，多次改变小球释放高度h ，得到挡光片每次通过光电门的时间t ，做出h 21t

-图象，已测出小球质量为m 、滑块总质量为M 、挡光片宽度为d 、重力加速度为g ，小球由斜面进入水平面时没有机械能损失。

图1-3-6

（1）若测得某次挡光片通过光电门的时间为t 1，则可知此次滑块通过光电门的速度为v 1＝_____。

（2）只要满足关系式h ＝_____（用题中所给的物理量来表示），就可以说明碰撞过程动量守恒。

（3）如果实验中做出的图象是一条过原点的_____（填写“倾斜直线”或“抛物线”）同样可以验证动量守恒。

验证动量守恒定律参考答案

5．乙 甲 2.5T 2:3

【解析】

【详解】

（1）若要求碰撞时动能损失最大，则需两物体碰撞后结合在一起，故应选图中的乙；若要求碰撞动能损失最小则应使两物体发生完全弹性碰撞，即选图中的甲；（2）由图可知，第1次闪光时，滑块A 恰好位于x =10cm 处；第二次A 在x =30cm 处；第三次A 在x =50cm

处；碰撞在x =60cm 处，从第三次闪光到碰撞的时间为

2

T ，则可知碰撞发生在第1次闪光后的2.5T 时刻;若设碰前A 的速度为v ，则碰后A 的速度为-2v ，B 的速度为v ，根据动量守恒定律可得：2A A B v m v m m v =-⋅+⋅，解得：23A B

m m = 6．1d t 22

22()h 2M m d m gt

+= 倾斜直线 【解析】

【详解】

（1）小球与滑块碰撞后在气垫导轨上做匀速运动，平均速度等于瞬时速度，则v 11d t =； （2）根据动能定理得：mgh 2012

mv = 得小球下滑到斜面底端的速度v

0=

小球与斜槽碰撞时动量守恒：mv 0＝（m +M ）v

又小球与斜槽通过光电门的速度v 11

d t = 解得：h 22

22()2M m d m gt

+=； （3）由（2）分析可知h 与21

t 成正比，所以图象是一条倾斜直线，同时可以验证动量守恒。