高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題七 碰撞與動量守恒 考點(diǎn)3 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律精練（含解析）試題

考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證動量守恒定律1.[2020山東統(tǒng)考,6分]2019年9月,我國成功完成了76km/h高速列車實(shí)車對撞試驗(yàn),標(biāo)志著我國高速列車安全技術(shù)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平.某學(xué)習(xí)小組受此啟發(fā),設(shè)計了如下的碰撞實(shí)驗(yàn),探究其中的能量損耗問題,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.該小組準(zhǔn)備了質(zhì)量分別為0.20kg、0.20kg、0.40kg的滑塊A、B、C,滑塊A右側(cè)帶有自動鎖扣,左側(cè)與穿過打點(diǎn)計時器(圖中未畫出)的紙帶相連,滑塊B、C左側(cè)均帶有自動鎖扣,打點(diǎn)計時器所接電源的頻率f=50Hz.調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置后,在水平氣墊導(dǎo)軌上放置A、B兩個滑塊,啟動打點(diǎn)計時器,使滑塊A以某一速度與靜止的滑塊B相碰并粘合在一起運(yùn)動,紙帶記錄的數(shù)據(jù)如圖乙所示;用滑塊C替代滑塊B,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程,紙帶數(shù)據(jù)如圖丙所示.(1)根據(jù)紙帶記錄的數(shù)據(jù),滑塊A與B碰撞過程中系統(tǒng)損失的動能為J,滑塊A與C碰撞過程中系統(tǒng)損失的動能為J.(計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,被碰物體質(zhì)量增大,系統(tǒng)損失的動能(填“增大”“減小”或“不變”).

2.[6分]在“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,一般采用如圖所示的裝置:其中P點(diǎn)為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置,M點(diǎn)為碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置,N點(diǎn)為碰后被碰小球落點(diǎn)的平均位置.(1)若入射小球質(zhì)量為m1,半徑為r1;被碰小球的質(zhì)量為m2,半徑為r2,則.

A.m1>m2,r1>r2 B.m1>m2,r1<r2C.m1>m2,r1=r2 D.m1<m2,r1=r2(2)以下所提供的測量工具中需要的是.

A.刻度尺 B.游標(biāo)卡尺C.天平 D.彈簧測力計E.秒表(3)在做實(shí)驗(yàn)時,對實(shí)驗(yàn)要求,以下說法正確的是.

A.斜槽軌道必須是光滑的B.斜槽軌道末端的切線是水平的C.入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下D.釋放點(diǎn)越高,兩球碰后水平位移越大,水平位移測量的相對誤差越小,兩球速度的測量越準(zhǔn)確(4)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1,被碰小球的質(zhì)量為m2,用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則“驗(yàn)證動量守恒定律”的表達(dá)式為.(用裝置圖中的字母表示)

3.[6分]如圖甲所示,在做驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)時,長木板右端下面墊小木片用以平衡摩擦力,小車A的前端粘有橡皮泥,推動小車A使之做勻速運(yùn)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)勻速運(yùn)動,在小車A后連著紙帶,電磁打點(diǎn)計時器電源頻率為50Hz.(1)若獲得紙帶如圖乙所示,并測得各計數(shù)點(diǎn)間距(已標(biāo)在圖上).a為運(yùn)動起始點(diǎn),則應(yīng)選段來計算A的碰前速度,應(yīng)選段來計算A和B碰后的共同速度.(選填“ab”“bc”“cd”或“de”)

(2)已測得小車A的質(zhì)量mA=0.30kg,小車B的質(zhì)量為mB=0.20kg,由以上測量結(jié)果可得碰前系統(tǒng)總動量為kg·m/s,碰后系統(tǒng)總動量為kg·m/s.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:

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4.[創(chuàng)新題,4分]用如圖所示的裝置進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):A.測出滑塊A、B的質(zhì)量M、m及滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ,查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭B.用細(xì)線將滑塊A、B連接,使A、B間的彈簧壓縮,滑塊B緊靠在桌邊C.剪斷細(xì)線,測出滑塊B做平拋運(yùn)動落地點(diǎn)到重垂線的水平距離x1,和滑塊A沿桌面滑行的距離x2(1)為探究碰撞中的不變量,寫出還需測量的物理量及表示它們的字母:.

(2)若mv為不變量,需驗(yàn)證的關(guān)系式為.

5.[新情境,5分]如圖是用來驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置,彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),O點(diǎn)下方桌子的邊沿有一豎直立柱.實(shí)驗(yàn)時,調(diào)節(jié)懸點(diǎn),使彈性球1靜止時恰好與立柱上的彈性球2接觸且兩球等高.將球1拉到A點(diǎn),并使之靜止,同時把球2放在立柱上.釋放球1,當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時與球2發(fā)生對心碰撞,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).測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1、2兩球碰撞時動量守恒.現(xiàn)已測出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)離桌子邊沿間的水平距離為c.此時,(1)還需要測量的物理量是、和.

(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù),該實(shí)驗(yàn)中動量守恒的表達(dá)式為.(忽略小球的大小)

考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證動量守恒定律1.(1)0.45(2分)0.60(2分)(2)增大(2分)解析:(1)打點(diǎn)計時器所接電源的頻率f=50Hz,周期T=1f=0.02s,由題圖乙可知,碰撞前滑塊A的速度為vA=6.000.02×10-2m/s=3.0m/s,A與B碰撞并粘合在一起后速度為vAB=3.000.02×10-2m/s=1.5m/s.碰撞前滑塊A的動能EkA=12mAvA2=12×0.20×3.02J=0.90J,碰撞后滑塊A、B的總動能EkAB=12(mA+mB)vAB2=12×(0.20+0.20)×1.52J=0.45J,A與B碰撞過程中系統(tǒng)損失的動能為ΔEk1=EkA-EkAB=0.90J-0.45J=0.45J.由題圖丙可知,A與C碰撞并粘合在一起后速度為vAC=2.000.02×10-2m/s=1.0m/s.碰撞前滑塊