專題(30)實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(原卷版)

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)必?zé)峥键c(diǎn)整合回扣練專題（30）實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（原卷版）考點(diǎn)一基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)考查1、如圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(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)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過(guò)僅測(cè)量 （填選項(xiàng)前的符號(hào)），間接地解決這個(gè)問(wèn)題。小球開始釋放高度h小球拋出點(diǎn)距地面的高度H小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程（2） 圖6中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將入射球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P,測(cè)量平拋射程OP。然后，把被碰小球m2靜止于軌道的水平部分，再將入射小球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是 。（填選項(xiàng)前的符號(hào)）用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m「m2測(cè)量小球m1開始釋放高度h測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H分別找到m「m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N測(cè)量平拋射程OM、ON（3） 若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為 （用（2）中測(cè)量的量表示）。TOC\o"1-5"\h\z⑷經(jīng)測(cè)定，m1=45.0g，m2=7.5g,小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖7所示。碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與P]'，則p1:P]'= :11;若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2'，則P]':p2'=ll： 。0 M PN■?r I. 44..H0cm ! 『■ ^3-何1￡11） ■實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值哉為—

2、用如圖12、用如圖1所示的裝置可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。圖2 圖3⑴實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量為m］的入射小球和質(zhì)量為叫的被碰小球的質(zhì)量關(guān)系是m］ m2。(選填“大于”“等于”或“小于”)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射小球m］多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程OP。然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射小球m］從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)本操作。接下來(lái)要完成的必要步驟是 。(填選項(xiàng)前的字母)用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m.m2測(cè)量小球m］開始釋放的高度h測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H分別通過(guò)畫最小的圓找到m.m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N測(cè)量平拋射程OM、ON若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為 (用(2)中測(cè)量的量表示)；經(jīng)過(guò)測(cè)定，m「45.0g，m2=7.5g,小球落地的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖2所示。若用長(zhǎng)度代表速度，則兩球碰撞前“總動(dòng)量”之和為 g?cm,兩球碰撞后“總動(dòng)量”之和為 g?cm。用如圖3裝置也可以驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒，實(shí)驗(yàn)步驟與上述實(shí)驗(yàn)類似。圖中D、E、F到拋出點(diǎn)B的距離分別為ld、le、lf。若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為A.m]LF=m]LD+m2LEB.m]L2E=m]L2D+m2L2FC.m1V^C.m1V^LE=m1LE=LF-LD3、如圖所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(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．實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通過(guò)僅測(cè)量 (填正確選項(xiàng)前的字母)間接地解決這個(gè)問(wèn)題．小球開始釋放的高度h小球拋出點(diǎn)距地面的高度H小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程OP.然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù).接下來(lái)要完成的必要步驟是 ．(填正確選項(xiàng)前的字母)用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m「m2測(cè)量小球m1開始釋放的高度h測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H分別找到m「m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N測(cè)量平拋射程OM、ON若兩球相碰前、后動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為 ［用(2)中測(cè)量的量表示］；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為 ［用(2)中測(cè)量的量表示］.【提分筆記】利用平拋運(yùn)動(dòng)做探究碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下；地面要水平，白紙鋪好后，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能移動(dòng)，否則會(huì)造成很大的誤差；入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量；小球的平均落點(diǎn)要用最小圓法來(lái)確定.考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考查實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、彈簧片、膠布、撞針、橡皮泥等.實(shí)驗(yàn)方法測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量.安裝：按圖安裝并調(diào)好實(shí)驗(yàn)裝置.C1］碼J1ffii-it|AB⑶實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用光電計(jì)時(shí)器測(cè)出兩滑塊在各種情況下碰撞前、后的速度(例如：①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向)．驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒．4、某同學(xué)欲采用課本上介紹的氣墊導(dǎo)軌和光電計(jì)時(shí)器等器材進(jìn)行“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌和光電門，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平測(cè)得A和B兩滑塊上遮光片的寬度均為d得到A、B兩滑塊(包含遮光片)的質(zhì)量m1、m2向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣利用氣墊導(dǎo)軌左右的彈射裝置，使滑塊A、B分別向右和向左運(yùn)動(dòng)，測(cè)出滑塊A、B在碰撞前經(jīng)過(guò)光電門過(guò)程中擋光時(shí)間分別為和At2觀察發(fā)現(xiàn)滑塊A、B碰撞后通過(guò)粘膠粘合在一起，運(yùn)動(dòng)方向與滑塊B碰撞前運(yùn)動(dòng)方向相同，此后滑塊A再次經(jīng)過(guò)光電門時(shí)擋光時(shí)間為At試解答下列問(wèn)題：碰撞前A滑塊的速度大小為 ，碰撞前B滑塊的速度大小為 .為了驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒，以vB為正方向需要驗(yàn)證的關(guān)系式是 (用題中物理量表示)．有同學(xué)認(rèn)為利用此實(shí)驗(yàn)裝置還能計(jì)算碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能．請(qǐng)用上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程測(cè)出的相關(guān)物理量，表示出A、B系統(tǒng)在碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能AE= .5、如圖所示是用來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)下方桌子的邊緣有一豎直立柱.實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)懸點(diǎn)，使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高.將球1拉到A點(diǎn)，并使之靜止，同時(shí)把球2放在立柱上．釋放球1，當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對(duì)心碰撞，碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點(diǎn)，球2落到水平地面上的C點(diǎn).測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒.現(xiàn)已測(cè)出A點(diǎn)離水平桌面的距離為a、B點(diǎn)離水平桌面的距離為b、C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c.此外：還需要測(cè)量的量是 、 和 ．根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為 ．(忽略小球的大小)6、“槍支比動(dòng)能e0”是反映槍支威力的一個(gè)參數(shù)，已知e0=S，式中E0是子彈離開槍口時(shí)的動(dòng)能，S是子彈的橫截面積(若子彈是球形，則S是過(guò)球心的截面圓面積)。J2136沖擊擺實(shí)驗(yàn)器”是物理實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)器材，可以用來(lái)測(cè)量彈簧槍的比動(dòng)能e0,如圖甲所示，左側(cè)是可以發(fā)射球形子彈的彈簧槍，中間立柱上懸掛小擺塊，擺塊一般用塑料制成，正對(duì)槍口處有一水平方向的錐形孔(使彈丸容易射入并與擺塊結(jié)合為一體)。擺塊擺動(dòng)的最大角0可由刻度盤讀出。(重力加速度大小為g)用游標(biāo)卡尺測(cè)量子彈直徑，測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，子彈的直徑d= mm。實(shí)驗(yàn)開始之前，必須測(cè)量的物理量為子彈直徑d以及 和 。(寫出物理量及其表示字母)；實(shí)驗(yàn)步驟如下：將沖擊擺實(shí)驗(yàn)器放在桌上，調(diào)節(jié)底座上的調(diào)平螺絲，使底座水平；再調(diào)節(jié)支架上端的調(diào)節(jié)螺絲，改變懸線的長(zhǎng)度，使擺塊的孔洞跟槍口正對(duì)，并且使擺塊右側(cè)與0刻度對(duì)齊；此時(shí)用刻度尺測(cè)量出擺長(zhǎng)L；扣動(dòng)彈簧槍扳機(jī)，打出子彈，記錄下擺塊的最大擺角；多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出擺塊最大擺角的平均值0；處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。子彈的發(fā)射速度為v0= ，彈簧槍的比動(dòng)能為e0= 。(用已知量和測(cè)量量的字母表示)；由于存在系統(tǒng)誤差，使得測(cè)量值 理論值。(選填“大于”“小于”或“等于”)7、（2020.新課標(biāo)I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、砝碼盤和砝碼等。實(shí)驗(yàn)步驟如下：光電門R光電門R盛碼（1）開動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間 時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；（2） 用天平測(cè)砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m“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的拉動(dòng)下從左邊開始運(yùn)動(dòng)，和計(jì)算機(jī)連接的光電門能測(cè)量出遮光片經(jīng)過(guò)A、B兩處的光電門的遮光時(shí)間At]、At2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所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小1= ，滑塊動(dòng)量改變量的大小Ap= ；（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：d=1.000cm,m]=1.50x10-2kg，m2=0.400kg，△t]=3.900x10-2s，At2=1.270x10-2s，t12=1.50s,取g=9.80m/s2。計(jì)算可得I= N?s,Ap=kgms-1；（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（7） 定義5=込生x100%，本次實(shí)驗(yàn)岸 %（保留1位有效數(shù)字）。8、為了“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”.圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌上放著兩個(gè)滑塊，滑塊A的質(zhì)量為500g,滑塊B的質(zhì)量為200g.每個(gè)滑塊的一端分別與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率均為50Hz.調(diào)節(jié)設(shè)備使氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，并讓兩個(gè)滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，碰撞后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng).圖乙分別為A、B紙帶上選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 打點(diǎn)計(jì)吋器（甲位…皿 >' A導(dǎo)2￡ioa—^6?opj範(fàn)cm（1）判斷氣墊導(dǎo)軌是否處于水平，下列措施可行的是 （填正確選項(xiàng)前字母）.將某個(gè)滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看滑塊是否靜止讓兩個(gè)滑塊相向運(yùn)動(dòng)，看是否在軌道的中點(diǎn)位置碰撞給某個(gè)滑塊一個(gè)初速度，看滑塊是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)測(cè)量氣墊導(dǎo)軌的兩個(gè)支架是否一樣高根據(jù)圖乙提供的紙帶，計(jì)算碰撞前兩滑塊的總動(dòng)量大小p= kg?m/s；碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為p2= kg?m/s.多次實(shí)驗(yàn)，若碰撞前后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)9、如圖所示，氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器．它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C、D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A、B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì))，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB；調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo) ;在滑塊A、滑塊B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；用刻度尺測(cè)出滑塊A的左端至板C的距離L],B的右端至板D的距離L2；按下電鈕放開卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工作，當(dāng)滑塊A、B分別碰撞擋板C、D時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下滑塊A、B分別到達(dá)擋板C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t]和t2.TOC\o"1-5"\h\z⑴步驟(b)補(bǔ)充完整 .利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是 ．利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還能測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小，請(qǐng)寫出表達(dá)式： .10、同學(xué)借用驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)驗(yàn)證彈性碰撞，斜面底端用光滑小圓弧與水平桌面相連，實(shí)驗(yàn)中使用半徑相等的彈性小球1和2，且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)步驟如下：安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，做好測(cè)量前的準(zhǔn)備．第一步：先將木板豎直固定于斜槽前端邊緣處的C點(diǎn)，且板面與桌面垂直，在木板上記下置于C點(diǎn)小球的位置O,然后將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x，并固定.第二步：不放小球2,讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并撞在木板上.重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置．第三步：把小球2放在斜槽前端邊緣處的C點(diǎn)，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞，重復(fù)多次，并使用與第二步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置．第四步：用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度.

Ac球1 木梅球2Q 一O□C■W\邈漩滾回答下列問(wèn)題：若木板到C點(diǎn)的距離為X,小球落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為y,重力加速度為g,則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0上述實(shí)驗(yàn)中P點(diǎn)是 的平均位置，N點(diǎn)是 的平均位置，M點(diǎn)是 的平均位置．用測(cè)量的物理量寫出表示驗(yàn)證彈性碰撞的表達(dá)式為 ．11、某同學(xué)用如圖1所示的裝置探究碰撞中的不變量,實(shí)驗(yàn)開始前在水平放置的氣墊導(dǎo)軌左端裝一個(gè)彈射裝置,滑塊碰到彈射裝置時(shí)將被鎖定,打開控制開關(guān),滑塊可被彈射裝置向右彈出?；瑝K甲和滑塊乙上裝有相同寬度的擋光片,在滑塊甲的右端和滑塊乙的左端裝上了彈性碰架(圖中未畫出),可保證在滑塊碰撞過(guò)程中能量損失極小。開始時(shí),滑塊甲被彈射裝置鎖定,滑塊乙靜置于兩個(gè)光電門之間。0|「|0|「|川|川［m20圉！ 圖厘該同學(xué)用游