考點(diǎn)21　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律高考物理總復(fù)習(xí)精品

1、考點(diǎn)21實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律題組一基礎(chǔ)與經(jīng)典題1如圖甲所示，在做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，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)。在小車(chē)A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板右端下面墊放小木片用以平衡摩擦力。(1)若打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距(已標(biāo)在圖上)。A為打下的第一點(diǎn)，則應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算A的碰前速度，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”)(2)已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量m10.40 kg，小車(chē)B的質(zhì)量m20.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得碰前總動(dòng)

2、量為_(kāi) kgm/s，碰后總動(dòng)量為_(kāi) kgm/s。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案(1)BCDE(2)1.261.25在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒解析(1)推動(dòng)小車(chē)A由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，故小車(chē)A有加速過(guò)程，在碰撞前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同，由紙帶上的點(diǎn)跡規(guī)律可知BC段為A勻速運(yùn)動(dòng)的階段，故選BC段計(jì)算A碰前的速度；碰撞過(guò)程是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，而A和B碰后共同運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同，由以上分析可知應(yīng)選DE段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度。(2)由題圖乙可知，BC31.50 cm0.3150 m，DE20.85 cm0.2085

3、 m；碰前A的速度：v1 m/s3.15 m/s，碰后A、B的共同速度：v2 m/s2.085 m/s；碰前總動(dòng)量：p1m1v10.403.15 kgm/s1.26 kgm/s，碰后的總動(dòng)量：p2(m1m2)v20.602.085 kgm/s1.25 kgm/s，由此可說(shuō)明在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒。2用如圖所示的裝置可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架，它們的上端裝有等寬的擋光片。(1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平：在導(dǎo)軌上只放滑塊A，輕推一下滑塊A，其通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2的時(shí)間分別為t1、t2，若t1_(填“”“”或“m2，則小球1碰后不會(huì)反彈，則M、

4、N分別是碰后小球1、2的平均落點(diǎn)。系統(tǒng)碰撞前的總動(dòng)量pm1，碰撞后的總動(dòng)量pm1m2，則2%。(3)設(shè)圓弧半徑為R，則對(duì)于從軌道末端到M的運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知：Rcos1v1t1，Rsin1gt，聯(lián)立解得v1；對(duì)于從軌道末端到P、N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，同理可得：v0 ，v2 ；而要驗(yàn)證的關(guān)系式為：m1v0m1v1m2v2，將v0、v1、v2代入可得m1m1m2 。 題組二高考真題5(2020全國(guó)卷)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光電門(mén)、砝碼盤(pán)和砝碼等。實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)開(kāi)動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊

5、上的遮光片經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的遮光時(shí)間_時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；(2)用天平測(cè)砝碼與砝碼盤(pán)的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2；(3)用細(xì)線跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤(pán)連接，并讓細(xì)線水平拉動(dòng)滑塊；(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤(pán)的拉動(dòng)下從左邊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，和計(jì)算機(jī)連接的光電門(mén)能測(cè)量出遮光片經(jīng)過(guò)A、B兩處的光電門(mén)的遮光時(shí)間t1、t2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t12；(5)在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，如果將砝碼和砝碼盤(pán)所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I_，滑塊動(dòng)量改變量的大小p_；(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次測(cè)量得到的一組數(shù)據(jù)為：d1.000 cm，m11.5010

6、2 kg，m20.400 kg，t13.900102 s，t21.270102 s，t121.50 s，取g9.80 m/s2。計(jì)算可得I_ Ns，p_ kgms1；(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(7)定義|100%，本次實(shí)驗(yàn)_ %(保留1位有效數(shù)字)。答案(1)大約相等(5)m1gt12m2(6)0.2210.212(7)4解析(1)當(dāng)遮光片經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的遮光時(shí)間大約相等時(shí)，滑塊經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度大約相等，由于氣墊導(dǎo)軌對(duì)滑塊的阻力很小，可以認(rèn)為此時(shí)氣墊導(dǎo)軌水平。(5)由IFt及題給條件，知Im1gt12；由pm2v2m2v1，v1，v2，知pm2。(6)代入數(shù)據(jù)知，Im1gt121.5010

7、29.801.50 Ns0.221 Ns，pm20.400 kgms10.212 kgms1。(7)|100%|100%4%。 題組三模擬題6(2021浙江省浙南名校聯(lián)盟高三上第一次聯(lián)考)如圖所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以探究碰撞中的不變量。實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓質(zhì)量為m1的入射小球從斜槽軌道上某一固定位置S由靜止開(kāi)始滾下，從軌道末端O點(diǎn)水平拋出，落到與軌道O點(diǎn)連接的傾角為的斜面上P點(diǎn)。再把質(zhì)量為m2的被碰小球放在斜槽軌道末端，讓入射小球仍從位置S由靜止?jié)L下，與被碰小球碰撞后，分別與斜面第一次碰撞留下各自的落點(diǎn)痕跡M、N。(不考慮小球在斜面上的多次碰撞)(1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是

8、，可以通過(guò)僅測(cè)量_，間接地解決這個(gè)問(wèn)題。A小球開(kāi)始釋放高度hB斜面的傾角CO點(diǎn)與各落點(diǎn)的距離(2)以下提供的測(cè)量工具中，本實(shí)驗(yàn)必須使用的是_。A刻度尺 B天平 C量角器 D停表(3)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是_。A斜槽軌道必須光滑，且入射小球每次釋放的初位置相同B斜槽軌道末端必須水平C為保證入射球碰后沿原方向運(yùn)動(dòng)，應(yīng)滿足入射球的質(zhì)量m1等于被碰球的質(zhì)量m2(4)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式_，則可以認(rèn)為兩球碰撞前后總動(dòng)量守恒。Am1OPm1OMm2ONBm1m1m2Cm1m1m2Dm1ONm1OPm2OM若碰撞是彈性碰撞，以上物理量還滿足的表達(dá)式為_(kāi)。答案(1)C(2)AB(3)B(4

9、)Bm1OPm1OMm2ON解析(1)小球從軌道末端O點(diǎn)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，則Lcosvt，Lsingt2，解得v ，物體落到同一斜面上，相同，則只要測(cè)得O點(diǎn)與各落點(diǎn)的距離L即可，故選C。(2)根據(jù)pmv，實(shí)驗(yàn)中必須要測(cè)量各落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，則需要刻度尺，還需要用天平測(cè)量小球的質(zhì)量，故選A、B。(3)斜槽軌道沒(méi)必要必須光滑，只要入射小球每次到達(dá)斜槽軌道末端的速度相同即可，即入射小球每次釋放的初位置應(yīng)相同，故A錯(cuò)誤；斜槽軌道末端必須水平，以保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，故B正確；為保證入射球碰后沿原方向運(yùn)動(dòng)，應(yīng)滿足入射球的質(zhì)量m1大于被碰球的質(zhì)量m2，故C錯(cuò)誤。

10、(4)實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的關(guān)系是m1v0m1v1m2v2，由上述分析可知v，則關(guān)系式可表示為m1m1m2，故選B。若碰撞是彈性碰撞，以上物理量還滿足的表達(dá)式為m1vm1vm2v，因v，即v2L，則表達(dá)式為m1OPm1OMm2ON。7(2021廣東省肇慶市高三上第一次統(tǒng)一檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：A將擋板豎直放置，擋板左側(cè)表面固定白紙，白紙上面固定復(fù)寫(xiě)紙。B先讓質(zhì)量為m1的入射小球1從斜槽上S位置由靜止釋放，從水平軌道末端B點(diǎn)水平飛出后撞到擋板上，多次釋放小球，確定其平均落點(diǎn)的位置P；C把質(zhì)量為m2的被碰小球2靜

11、置于水平軌道的末端B點(diǎn)，再將入射小球1從斜槽上S位置由靜止釋放，與被碰小球2相撞，并多次重復(fù)，確定兩小球的平均落點(diǎn)。其中_(選填“N”或“M”)點(diǎn)為被碰小球2的平均落點(diǎn)；D在白紙上確定O點(diǎn)，使O點(diǎn)與B點(diǎn)小球球心位置等高。(2)實(shí)驗(yàn)必須要求滿足的條件是_。(填選項(xiàng)前的字母)A斜槽軌道必須是光滑的B入射小球每次都要從同一高度由靜止釋放C入射小球與被碰小球半徑相同且m1m2(3)驗(yàn)證動(dòng)量守恒，必須測(cè)量的數(shù)據(jù)是_。(填選項(xiàng)前的字母)A兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B入射小球開(kāi)始釋放的高度hCB點(diǎn)距擋板的水平距離dD小球下落的高度hON、hOM、hOP若動(dòng)量守恒，應(yīng)滿足關(guān)系式_。(用題目所給物理量的字母表示)

12、答案(1)N(2)BC(3)ADm1m1m2解析(1)碰撞后，球1不反彈，球2的水平速度大于球1的水平速度，水平位移相等，球2運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短，下落高度較小，故球2的平均落點(diǎn)為N點(diǎn)。(2)為使球1每次到達(dá)B點(diǎn)的速度都相同，每次球1都從同一位置由靜止釋放，所以軌道沒(méi)有必要是光滑的，A錯(cuò)誤，B正確；為了防止球1反彈，則m1m2，為了保證小球碰撞后都做平拋運(yùn)動(dòng)，則碰撞必須是對(duì)心碰撞，即兩個(gè)小球必須半徑相同，C正確。(3)由動(dòng)量守恒定律得m1v0m1v1m2v2，設(shè)O點(diǎn)與B點(diǎn)的水平距離為x，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得xv0，xv1，xv2，聯(lián)立得m1m1m2，從上式可以看出，驗(yàn)證動(dòng)量守恒，必須測(cè)量的數(shù)據(jù)是兩個(gè)小球的

13、質(zhì)量m1、m2和小球下落的高度hON、hOM、hOP，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤。8(2021河北省高三二輪復(fù)習(xí)聯(lián)考一)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖a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：用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球A、B的直徑d，其示數(shù)如圖b所示，用天平測(cè)量小球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2；用兩條細(xì)線分別將球A、B懸掛于同一水平高度，且自然下垂時(shí)兩球恰好相切，球心位于同一水平線上；將球A向左拉起使其懸線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)其懸線與豎直方向的夾角為1，球B向右擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為2?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)小球的直徑d_ cm。(2)為保證A碰撞后向左擺動(dòng)，則A、B兩球質(zhì)量應(yīng)滿足m1_m2(填“”“”或“”)。(3)若兩球碰撞前后動(dòng)量守恒，則_(用中測(cè)量的量表示)。(4)若兩球的碰撞為彈性碰撞，機(jī)械能守恒，則_(用中測(cè)量的量表示)