專項08驗證動量守恒定律(原卷版)

2021屆高考物理實驗專項突破-一驗證動量守恒定律1.（2020?全國高三課時練習(xí)）某同學(xué)頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌驗證動量守恒定律，現(xiàn)用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為300g和200g,接著安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平.然后向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣，再把4、4兩滑塊放到導(dǎo)軌上，分別給它們初速度，同時開始閃光照相，閃光的時間間隔設(shè)定為A/nO.Zs.如圖所示是閃光4次拍攝得到的照片，其間4、B兩滑塊均在0~80cm刻度范圍內(nèi).第一次閃光時，滑塊8恰好通過尸55cm處，滑塊A恰好通過尸70cm,碰撞后滑塊A靜止.關(guān)于該實驗，下列判斷正確的是.A.兩滑塊的碰撞發(fā)生在第一次閃光后0.1sB.碰撞前A的速度大小是0.5nVsC.碰撞前8的速度大小是l.Om/sD.實驗結(jié)果表明，碰撞前后系統(tǒng)動量守恒（2021?全國高三專題練習(xí)）利用圖（a）所示的裝置驗證動量守恒定律.在圖（a）中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時器（圖中未畫出）的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器（未完全畫出）可以記錄遮光片通過光電門的時間.實驗測得滑塊A質(zhì)量m尸0.310kg,滑塊B的質(zhì)量m2=0.108kg,遮光片的寬度d=l.00cm；打點計時器所用的交流電的頻率為f=5（）Hz.將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰；碰后?光電計時器顯示的時間為3.500〃?S,碰撞■前后打出的紙帶如圖（b）所示.若實驗允許的相對誤差絕對值（碰撞前后總動量之差

部前總動量1()0%)最大為5若實驗允許的相對誤差絕對值（碰撞前后總動量之差

部前總動量1()0%)最大為5本實驗是否在誤差范圍內(nèi)（2021?全國高三專題練習(xí)）氣墊導(dǎo)軌是一種現(xiàn)代化的力學(xué)實驗儀器。它利用小型氣源將壓縮空氣送入導(dǎo)軌內(nèi)腔，空氣再由導(dǎo)軌表面上的小孔中噴出，在導(dǎo)軌表面與滑行器內(nèi)表面之間形成很薄的氣墊層。滑行器就浮在氣墊層上，與導(dǎo)軌平面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無阻力的直線運動，極大地減小了以往在力學(xué)實驗中由于摩擦力引起的誤差。某實驗小組現(xiàn)在利用氣墊導(dǎo)軌裝置結(jié)合頻閃照相的方法進行“探究碰撞中的不變量''這?實驗。（1）實驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失很小和很大等各種情況，若要求碰撞時動能損失最大應(yīng)選圖中的（填“甲”或"乙”）、若要求碰撞動能損失最小則應(yīng)選圖中的o（填“甲”或“乙”）（甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥）（2）某次實驗時碰撞前4滑塊靜止，A滑塊勻速向"滑塊運動并發(fā)生碰撞，利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如圖所示。已知相鄰兩次閃光的時間間隔為丁，在這4次閃光的過程中，人、8兩滑塊均在0~80cm的范圍內(nèi)，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于戶10cm處。若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短，均可忽略不計，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的時刻（用字母7表示），4、8兩滑塊質(zhì)量比〃?a：mn=。（2021?全國高三專題練習(xí)）用半徑均為,?的小球1和小球2碰撞來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖甲所示，斜槽與水平槽圓滑連接。安裝固定好實驗裝置，豎直擋板上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，用夾子固定，小球球心與。點位置等高，實驗步驟如下：步驟1：不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在豎直擋板上。重復(fù)多次，確定小球落點的平均位置P;步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置8,讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞。重復(fù)多次，確定碰撞后兩小球落點的平均位置M、N；步驟3：用亳米刻度尺測得。點與M、P、N三點的豎直方向的距離分別為加、力2、自。（1）兩小球的直徑用螺旋測微器核準相等，測量結(jié)果如圖乙，則兩小球的直徑均為mm。（2）設(shè)球1和球2的質(zhì)量分別為如、"⑵若滿足，則說明碰撞過程動量守恒，若還滿足,則說明兩球發(fā)生的碰撞為彈性碰撞。（用“刀、機2、加、h2.加表示）（2020?全國高三課時練習(xí)）某實驗小組在進行“探究碰撞中的不變量”的實驗入射小球與被碰小球半徑相同.（1）實驗裝置如圖甲所示先不放8小球，使A小球從斜槽上某一固定點C（圖中未畫出）由靜止?jié)L下，落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡，再把B小球靜置于水平槽前端邊緣處，讓A小球仍從C處由靜止?jié)L下，A小球和8小球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自落點的痕跡.如圖乙所示，記錄紙上的。點是重錘所指的位置，M、P、N分別為落點的痕跡.未放4小球時，A小球落地點是記錄紙上的點.甲乙（2）實驗中可以將表達式町匕二町玨'+嗎網(wǎng)轉(zhuǎn)化為〃2=叫《+%月來進行驗證，其中4、s；、門為小球做平拋運動的水平位移，可以進行這種轉(zhuǎn)化的依據(jù)是.（請你選擇一個最合適的答案）A.小球飛出后的加速度相同B.小球飛出后，水平方向的速度相同C.小球在空中水平方向都做勻速直線運動，水平位移與時間成正比D.小球在空中水平方向都做勻速直線運動，乂因為從同高度平拋運動時間相同所以水平位移與初速度成正比。（2019?河北石家莊市?辛集中學(xué)）在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖甲、乙兩種裝置：（1）若入射小球質(zhì)量為見，半徑為弓；被碰小球質(zhì)量為機2,半徑為弓,則要求A.叫>m2r}>r2B.m、>m2f\<C碼>m2r1=r2D.m、<nt24=0（2）設(shè)入射小球的質(zhì)量為犯，被碰小球的質(zhì)量為，〃2,則在用甲裝置實驗時，驗證動量守恒定律的公式為（用裝置圖中的字母表示）（3）若采用乙裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中必須有的是A.亳米刻度尺B.游標卡尺C.天平D彈簧秤E.秒表（4）在實驗裝置乙中，若小球和斜槽軌道非常光滑，則可以利用一個小球驗證小球在斜槽上下滑過程中的機械能守恒.這時需要測量的物理量有：小球靜止釋放的初位置到斜槽末端的高度差4,小球從斜槽末端水平飛出后平拋運動到地面的水平位移5、豎直下落高度42?則所需驗證的關(guān)系式為.（不計空氣阻力，用題中的字母符號表示）（2019?全國高三課時練習(xí)）某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器”探究碰撞中的不變量”的實驗：在小車A前端裝有橡皮泥，推動小車A使之勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動。他設(shè)計的裝置如下圖所示，在小車A的后面連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz。（I）木板的一端下邊墊著小木片用以。（2）在實驗中，需要的測量工具有.A.彈簧測力計B.亳米刻度尺C.天平D.螺旋測微器（3）己測得小車A（包括橡皮泥）的質(zhì)量為m產(chǎn)小310kg，小車B（包括撞針）的質(zhì)量為m2=0.205kg,由以上測量可得：（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）碰前兩車質(zhì)量與速度乘積之和為kg-m/s；碰后兩車質(zhì)量與速度乘積之和為kgm/s：（4）結(jié)論：o（2021?全國高三專題練習(xí)）某同學(xué)用圖甲所示裝置通過大小相同的A、B兩小球的碰撞來驗證動量守恒定律.圖中PQ是斜槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡.重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡.再把B球放在水平槽末端，IkA球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡.重復(fù)這種操作10次.圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點.（1）安裝器材時要注意：固定在桌邊上的斜槽末端的切線要沿方向.（2）小球A的質(zhì)量,小與小球B的質(zhì)量加2應(yīng)滿足的關(guān)系是皿m2（填或“=”）（3）某次實驗中，得出小球的落點情況如圖乙所示（單位：cm）,P、M、N分別是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落點的平均位置（把落點圈在內(nèi)的最小圓的圓心）.若本次實驗的數(shù)據(jù)很好地驗證了動量守恒定律，則入射小球和被碰小球的質(zhì)量之比如：〃?2.（2021?全國高三專題練習(xí)）如圖甲所示的裝置叫做阿特伍德機，是英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德（GAtwood746-1807）創(chuàng)制的一和著名力學(xué)實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規(guī)律。某同學(xué)對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律和動量守恒定律，如圖乙所示。（已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間）（1）該同學(xué)用游標卡尺測量遮光片的寬度如圖丙所示，則“=mm；然后將質(zhì)量均為加（A的含擋光片和掛鉤、B的含掛鉤）的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，A置下桌面上處「靜止狀態(tài)，測量出擋光片中心到固定光電門中心的豎直距離兒（2）為了驗證動量守恒定律，該同學(xué)讓A在桌面上處丁靜止狀態(tài)，將乃從靜止位置豎直提升s后由自由下落，光電門記錄下?lián)豕馄瑩豕獾臅r間為加（B未接觸桌面），則驗證繩繃緊過程中系統(tǒng)治繩方向動量守恒定律的表達式為；如果該同學(xué)忘記將B下方的C取下（C的質(zhì)量也為〃?），光電門記錄擋光片擋光的時間為