規(guī)范演練28—2021屆高考物理總復(fù)習(xí)(選擇性考試)專(zhuān)題檢測(cè)

1、規(guī)范演練28驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1. (2019武漢模擬)在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已有的實(shí)驗(yàn)器 材有：斜梢軌道、大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個(gè)、重垂線(xiàn)一條、白紙、 復(fù)寫(xiě)紙、圓規(guī).實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)中小球運(yùn)動(dòng)軌跡及落點(diǎn)的情況簡(jiǎn)圖如圖所 示.試根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求完成下列填空：(1)實(shí)驗(yàn)前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意 (2)實(shí)驗(yàn)中重復(fù)多次讓a球從斜梢上釋放，應(yīng)特別注意(3)實(shí)驗(yàn)中還缺少的測(cè)量器材有 .(4)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量是 (5)若該碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，則一定有關(guān)系式 立.解析：(1)由于要保證兩球發(fā)生彈性碰撞后做平拋運(yùn)動(dòng)，即初速度沿水 平方向，所以必須保證梢的末端的切線(xiàn)是水平的.(2)由于實(shí)驗(yàn)要重復(fù)進(jìn)行多次

2、以確定同一個(gè)彈性碰撞后兩小球的落點(diǎn)的1 c 一確切位置，所以每次碰撞前入射球 a的速度必須相同，根據(jù) mgh=2mv2可 得vnV12gh,所以每次必須讓a球從同一高處?kù)o止釋放滾下.(3)要驗(yàn)證maV0= maV1 + mbV2,由于碰撞前后入射球和被碰球從同一高 度同時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，故可驗(yàn)證maVot=maV1t+mbV2t,而vot=OP, vit=OM, V2t= ON,故只需驗(yàn)證 ma OP=ma OM + mb ON,要測(cè)量a球的 質(zhì)量ma和b球的質(zhì)量mb,故需要天平；要測(cè)量?jī)汕蚱綊仌r(shí)水平方向的位 移即線(xiàn)段OP、OM和ON的長(zhǎng)度，故需要刻度尺.(4)由(3)的解析可知實(shí)驗(yàn)中需

3、測(cè)量的物理量是a球的質(zhì)量ma和b球的質(zhì)量mb,線(xiàn)段OP、OM和ON的長(zhǎng)度.(5)由(3)的解析可知若該碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，則一定有關(guān)系式ma OP=ma OM + mb ON.答案：(1)梢的末端的切線(xiàn)是水平的(2)讓a球從同一高處?kù)o止釋放滾下(3)天平、刻度尺 (4)a球的質(zhì)量ma和b球的質(zhì)量mb,線(xiàn)段OP、OM和 ON 的長(zhǎng)度 (5)ma OP=ma OM + mb ON2.某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做 “驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)， 氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1所示.那t果 酒飛I 甜塊2彈射量* 1 卜 20.(1 rnn 國(guó)3(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕

4、，使導(dǎo)軌水平；向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器越過(guò)彈射架并固定在滑塊 1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度, 直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先,然后,讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出較理想的紙帶如圖2所示；測(cè)得滑塊1（包括撞針）的質(zhì)量為310 g,滑塊2（包括橡皮泥）的質(zhì)量為 205 g;試完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容.（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知，兩滑塊相互作用 前質(zhì)量與速度的乘積之和為 kg m/s;兩滑塊相互作用以后質(zhì)量 與

5、速度的乘積之和為 kg m/s（保留三位有效數(shù)字）.（3）試說(shuō)明（2）問(wèn)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是解析：（1）先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，然后再放開(kāi)滑塊，讓滑塊帶動(dòng)紙 帶一起運(yùn)動(dòng)；（2）放開(kāi)滑塊1后，滑塊1做勻速運(yùn)動(dòng)，跟滑塊2發(fā)生碰撞后跟2起 做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)，碰撞前滑塊 1的動(dòng)量為p1 = m1V1 = 0.310x0.2000.02X 5kg m/s= 0.620 kg m/s,滑塊2的動(dòng)量為零，所以碰撞前的總動(dòng)量為 0.620 kg m/s碰撞后滑塊1、2速度相等，所以碰撞后總動(dòng)量為（m+m2）v2= （0.3100.168 + 0.205)x 0.14kg m/s = 0.61

6、8 kg m/s;（3）結(jié)果不完全相等是因?yàn)榧垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔有摩擦力的作用.答案：（1）接通電源 放開(kāi)滑塊 （2）0.620 0.618（3）紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔有摩擦力的作用3. 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在 小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē) A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止 在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng).他設(shè)計(jì)的裝置如圖 甲所示.在小車(chē)A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz,長(zhǎng)木板下墊著小木片以平衡摩擦力.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器甲 . . ：. -* B««8即 |0.5（） 9.OB 也不"Fil 乙

7、（1）獲得的打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距（已標(biāo)在圖上）.A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，則應(yīng)選 段來(lái)計(jì)算 A碰前的速度，應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度（以上兩空選填 AB" BC" CD” 或 DE” .）已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量mA= 0.4 kg,小車(chē)B的質(zhì)量mB=0.2 kg,則碰 前兩小車(chē)的總動(dòng)量為 kg m/s.解析：（1）從分析紙帶上打點(diǎn)情況看，BC段既表示小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，又 表示小車(chē)有較大速度，因此 BC段能較準(zhǔn)確地描述小車(chē) A在碰撞前的運(yùn)動(dòng) 情況，應(yīng)選用BC段計(jì)算A的碰前速度.從CD段打點(diǎn)情況看，小車(chē)的運(yùn) 動(dòng)情況還沒(méi)穩(wěn)定，而在 DE段小車(chē)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，故應(yīng)選用 DE段計(jì)

8、算碰后A 和B的共同速度.（2）小車(chē)A在碰撞前的速度與 10.50X 10 2v0= " = 5x002 m/s= 1.050 m/s,小車(chē)A在碰撞前的動(dòng)量p0= mAV0= 0.4X 1.050 kg m/s= 0.420 kg m/s.答案：（1）BC DE （2）0.4204. （2019哈爾濱檢測(cè)）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下:圖14 <!ni圖2(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球 A、B的直徑d,其示數(shù)均如圖2所示，則直徑 d=mm,用天平測(cè)得球A、B的質(zhì)量分別為mi、m2.(2)用兩條細(xì)線(xiàn)分別將球 A、B懸掛于同一水平高度，且自然下垂

9、時(shí)兩 球恰好相切，球心位于同一水平線(xiàn)上.(3)將球A向左拉起使其懸線(xiàn)與豎直方向的夾角為 時(shí)由靜止釋放，與 球B碰撞后，測(cè)得球A向左擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線(xiàn)與豎直方向的夾角為 。i, 球B向右擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線(xiàn)與豎直方向的夾角為 .(4)若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為彈性碰撞，則還應(yīng)滿(mǎn)足的表達(dá)式為 (用測(cè)量的物理量表 示)解析：(1)直徑 d = 2.2 cm + 0.1 X 0 cm=2.20 cm=22.0 mm.(4)設(shè)懸線(xiàn)長(zhǎng)度為L(zhǎng) ,則A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度v = V2gL (1 cos a);碰后 A 球的速度 vi = 72gL (1 cos 9i);碰后 B 球的 速度V2 =

10、Y'2gL (1cos9)；若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為 m1v = m2v2 mw1,即mN12gL (1 cos %) = m2A/2gL (1 cos 色)一m 12gL(1 cos 01),即 m14 (1 cos %) = m27 (1 cos 倉(cāng))m1 V (1 cos 9i),若碰撞是彈性碰撞，則碰撞前、后動(dòng)能相等，還應(yīng)滿(mǎn)足的表達(dá)式為121212/ivJ/m2v2 + 2miv2口口 111即/mi 2gL(1 cos %) = 2m2 2gL(1 cos a) + 2m1 2gL(1 cos 0i),整理得m1cos a= m1cos 9i m2(1 cos

11、(2).答案：(1)22.0(4)m1(1 cos %) = m2(1 cos ) m1 4 (1 cos 8 1)m1cos a= m1cos 6 m2。 cos (2)5. (2019寧夏銀川檢測(cè))利用如圖所示的方式驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒， 豎直平面內(nèi)的四分之一光滑圓弧軌道下端與水平桌面相切，先將小滑塊A從圓弧軌道的最高點(diǎn)無(wú)初速度釋放，測(cè)量出滑塊在水平桌面滑行的距離 X1 , 如圖甲所示；然后將小滑塊 B放在圓弧軌道的最低點(diǎn)，再將 A從圓弧軌道 的最高點(diǎn)無(wú)初速度釋放，A與B碰撞后結(jié)合為一個(gè)整體，測(cè)量出整體沿桌 面滑動(dòng)的距離X2,如圖乙所示.圓弧軌道的半徑為R, A和B完全相同，重力加速度為g

12、.(1)滑塊A運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度 v =四R和g表 示)；(2)滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù) 尸 仲R和X1表示)；(3)若X1和X2的比值是,則驗(yàn)證了 A和B的碰撞動(dòng)量守恒.解析：(1)A在圓弧面上運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒，1 C則有 mgR=2mv2,解得 v = yj2gR.(2)對(duì)A下滑的全過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理,有 mgR L mgx = 0,(3)假設(shè)碰撞中動(dòng)量守恒,則有 mv = 2mv',對(duì)碰后的物體A、B,根據(jù)動(dòng)能定理有10-2mv 2= w 2mgx2,即1m 1v 2=2m mgx,解得%8,因此只要滿(mǎn)足I8即可證明動(dòng)量守恒.答案：(1)麻(2)X1 (3)86.(2019衡水質(zhì)檢)某同學(xué)把兩個(gè)質(zhì)量不同的小球用細(xì)線(xiàn)連接，中間夾 一個(gè)被壓縮的輕彈簧，如圖所示.將此系統(tǒng)置于光滑水平桌面上，燒斷細(xì) 線(xiàn)，觀(guān)察兩小球的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)行必要的測(cè)量，驗(yàn)證兩小球相互作用的過(guò) 程中動(dòng)量守恒.新I從：(1)該同學(xué)還需具備的器材是 (2)需要直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是 (3)用得到的數(shù)據(jù)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的關(guān)系式是 :解析：(1)(2)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路是通過(guò)測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)的位移來(lái)代替它們作用 后的速度.所以需要有刻度尺和天平分別測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移和兩小球的質(zhì)量.(3)兩小球質(zhì)量分別為mi、m2,離開(kāi)桌面至