2023版新教材高考物理微專題小練習專題42實驗：驗證動量守恒定律

專題42實驗：驗證動量守恒定律1.[2022?廣東省六校第三次聯(lián)考]一個物理學(xué)習小組利用圖甲所示的裝置和手機拍攝的連拍功能（相鄰兩張照片拍攝的時間間隔相同）來驗證動量守恒定律．其實驗步驟如下：a.用天平測出A、B兩個小球的質(zhì)量%、色（嗎〉嗎）；b.把坐標紙緊貼在木板上，固定木板和斜槽在同一豎直面上，使斜槽末端保持水平，調(diào)整好手機的位置使攝像頭正對坐標紙；以讓入射小球在斜槽上的P點由靜止釋放，小球離開斜槽后，啟動手機連拍功能進行拍攝，選擇小球在空中運動時的相鄰兩張照片，在坐標紙上記錄下小球的位置，如圖乙所示；d.更換新的坐標紙，將被碰小球放在斜槽末端，e.兩小球離開斜槽后，再次啟動手機連拍功能進行拍攝，選擇兩球同時在空中運動時的相鄰兩張照片，在坐標紙上記錄小球的位置，如圖丙所示；根據(jù)實驗回答以下問題：（1）把實驗d補充完整；⑵實驗中放在斜槽末端的小球是（選填"A”或"B”）；（3）若小球碰撞過程中動量守恒，則成立的表達式為：（從“mA”“mB”“xo”“y0”“x1”“y1”“x2”“y2”中選擇恰當?shù)奈锢砹勘硎荆?2.[2020?全國卷I]某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置驗證動量定理，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）、兩個與計算機相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等.光也門遮光片A\丹氣氈導(dǎo)軌滑塊實驗步驟如下：(1)開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間 時，可認為氣墊導(dǎo)軌水平；(2)用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2；(3)用細線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細線水平拉動滑塊；(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時間A%、Δt2及遮光片從A運動到B所用的時間t12；(5)在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，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I=，滑塊動量改變量的大小Δp=；(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)⑹某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d=1.000cm,m1=1.50×10-2kg,m2=0.400kg,Δtι=3.900×10-2s,Δt2=1.270×10-2s,tι2=1.50s,取g=9.80m∕s2.計算可得I=N?s,Δp=kg?m?s-1；(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)⑺定義δ=匕+×100%，本次實驗δ=%(保留1位有效數(shù)字).3.[2022?江蘇省徐州市期中抽測]某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌上滑塊間的碰撞來驗證動量守恒定律,滑塊1上安裝遮光片,光電計時器可以測出遮光片經(jīng)過光電門的遮光時間,滑塊質(zhì)量可以通過天平測出,實驗裝置如圖甲所示.(1)游標卡尺測量遮光片寬度如圖乙所示，其寬度d=cm.(2)打開氣泵,待氣流穩(wěn)定后,將滑塊1輕輕從左側(cè)推出,發(fā)現(xiàn)其經(jīng)過光電門1的時間比光電門2的時間短,應(yīng)該調(diào)高氣墊導(dǎo)軌的 端(填“左”或“右”),直到通過兩個光電門的時間相等,即軌道調(diào)節(jié)水平.(3)在滑塊上安裝配套的粘扣.滑塊2(未安裝遮光片，質(zhì)量m2=120.3g)靜止在導(dǎo)軌上，輕推滑塊1(安裝遮光片，質(zhì)量m1=174.5g),使其與滑塊2碰撞，記錄碰撞前滑塊1經(jīng)過光電門1的時間Δtι,以及碰撞后兩滑塊經(jīng)過光電門2的時間Δt2.重復(fù)上述操作，多次測量得出多組數(shù)據(jù)如下表：Δt/ms164.7269.7370.6980.31104.05?t/sr115.514.314.112.59.6Δt/ms2109.08121.02125.02138.15185.19?tS129.28.38.07.25.4根據(jù)表中數(shù)據(jù)在方格紙上作出《-《圖線.若根據(jù)圖線得到的斜率kι數(shù)值近似等21于k2=.(用m1、m2表示)即可驗證動量守恒定律.5川川山川川川WIIlIlIlll910111213141516⑷多次試驗，發(fā)現(xiàn)kι總大于k2,產(chǎn)生這一誤差的原因可能是A.滑塊2的質(zhì)量測量值偏大B.滑塊1的質(zhì)量測量值偏大C滑塊2未碰時有向右的初速度D.滑塊2未碰時有向左的初速度專題42實驗：驗證動量守恒定律1.(1)讓入射小球從P點由靜止開始釋放，使兩球正碰(2)B⑶mAx0=mAx1+mBx2解析：(1)為了讓小球入射速度不變，所以讓入射小球從P點由靜止開始釋放，使兩球正碰；(2)實驗中放在斜槽末端的小球是被碰小球B.(3)碰撞時應(yīng)有mAV0=mAVA+mBVB，由平拋運動規(guī)律有x=vt,小球從相同高度落下，故時間相等，上式中兩邊同乘以t，則有mAx0=mAx1+mBX2.(dd)2?⑴相等(5)mιgti2"仄工一ΔtJ(6)0.2210.212(7)4解析：(1)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運動時可認為阻力為零，當導(dǎo)軌水平放置時滑塊勻速運動，遮光片通過兩光電門的遮光時間相等．(5)將砝碼和砝碼盤所受重力作為滑塊所受拉力時，由沖量定義可知I=mgt.滑塊通過兩光電門時的速度大小分別為匕=二、v=-τd-,故此112 AΔt1BΔt2「，一 (dd) 一過程中滑塊動量改變量的大小為Δp=m2VB—m2VA=m2[xt—xtJ.(6)將數(shù)據(jù)代入上述表達21式可得I≈0.221N?S?Δp≈0.212kg-m/s.⑺由定義得δ=IIAp×100%=4%.3.(1)2.850⑵左(3)見解析圖m+m(4)AC12解析：(1)游標卡尺的讀數(shù)為28mm+10×0.05mm=28.50mm=2.850cm.(2)滑塊經(jīng)過光電門1的時間比光電門2的時間短，說明滑塊做減速運動，是由于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)低造成的，應(yīng)將左端調(diào)高.(3)作出仄^—六圖線如圖所示，若滿足動量守恒，則有噌=網(wǎng)+"且\丁一整理得1m= 1Δtm+m?,k=3At1 2m1+m2⑷若滑塊2的質(zhì)量測量值偏大，則計算值k2偏小，則有kJ.，A正確；若滑塊1的質(zhì)