2024高考物理一輪復(fù)習(xí)37驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課時(shí)同步檢測(cè)含解析

驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1．如圖，把兩個(gè)大小相同、質(zhì)量不等的金屬球a、b用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，置于水平桌面上，兩球到桌邊距離相等。燒斷細(xì)線，視察兩球的運(yùn)動(dòng)狀況，進(jìn)行必要的測(cè)量，可以驗(yàn)證兩球相互作用過(guò)程中動(dòng)量是否守恒。(1)本試驗(yàn)必需測(cè)量的物理量是________。A．桌面到水平地面高度HB．小球a、b的質(zhì)量ma、mbC．小球a、b的半徑rD．小球a、b離開桌面后空中飛行的時(shí)間tE．記錄紙上O1點(diǎn)到a球落地點(diǎn)A的距離O1A，O2點(diǎn)到b球落地點(diǎn)B的距離O2B(2)用測(cè)得的物理量驗(yàn)證動(dòng)量守恒的關(guān)系式是_____________________________。(3)事實(shí)證明，空氣阻力對(duì)球的運(yùn)動(dòng)影響可以忽視，但本試驗(yàn)中多次測(cè)量均發(fā)覺(jué)質(zhì)量大的球的動(dòng)量略小于質(zhì)量小的球的動(dòng)量，造成這一結(jié)果的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：mbvb－mava＝0，小球離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于球的半徑相等、拋出點(diǎn)高度相同，球在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等，則：mbvbt－mavat＝0，即：mbeq\x\to(O2B)－maeq\x\to(O1A)＝0，試驗(yàn)須要驗(yàn)證的表達(dá)式為：maeq\x\to(O1A)＝mbeq\x\to(O2B)，試驗(yàn)須要測(cè)量?jī)尚∏虻馁|(zhì)量與小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，故選B、E；(2)由(1)可知，試驗(yàn)須要驗(yàn)證的表達(dá)式為：maeq\x\to(O1A)＝mbeq\x\to(O2B)；(3)小球與彈簧脫離后在桌面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到摩擦力f＝μmg的作用，小球質(zhì)量m越大，小球受到的阻力越大，桌面對(duì)質(zhì)量大的球的沖量大，小球離開桌面時(shí)，質(zhì)量大的球的動(dòng)量小于質(zhì)量小的球的動(dòng)量，所以造成這一結(jié)果的緣由是摩擦力對(duì)質(zhì)量大的球的沖量大。答案：(1)BE(2)maeq\x\to(O1A)＝mbeq\x\to(O2B)(3)摩擦力對(duì)質(zhì)量大的球的沖量大2．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下碰撞試驗(yàn)，探究其中的能量損耗問(wèn)題，試驗(yàn)裝置如圖所示。試驗(yàn)打算了質(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(dòng)鎖扣，左側(cè)與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)的紙帶相連，滑塊B、C左側(cè)均帶有自動(dòng)鎖扣，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率f＝50Hz。調(diào)整好試驗(yàn)裝置后，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置A、B兩個(gè)滑塊，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)，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)上述試驗(yàn)過(guò)程，紙帶數(shù)據(jù)如圖丙所示。依據(jù)紙帶記錄的數(shù)據(jù)，滑塊A與B碰撞過(guò)程系統(tǒng)損失的動(dòng)能為________J，滑塊A與C碰撞過(guò)程系統(tǒng)損失的動(dòng)能為________J。(計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，被碰物體質(zhì)量增大，系統(tǒng)損失的動(dòng)能________(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期T＝0.02s，由紙帶可得出A與B碰撞前的速度為v0＝eq\f(6.00＋6.01＋6.02＋6.03cm,4×0.02s)＝3.00m/s，碰撞后的速度為v′＝eq\f(2.97＋2.98＋2.99＋3.00cm,4×0.02s)＝1.49m/s，則可計(jì)算出碰前系統(tǒng)總動(dòng)能E＝eq\f(1,2)×0.20×32J＝0.9J，碰后系統(tǒng)的總動(dòng)能E′＝eq\f(1,2)×(0.20＋0.20)×1.492J＝0.45J，可得碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的動(dòng)能為ΔE＝E－E′＝0.45J，同理可計(jì)算出，A與C碰撞過(guò)程中損失的動(dòng)能為0.60J；由計(jì)算結(jié)果可知，系統(tǒng)損失的動(dòng)能增大。答案：0.450.60增大3.某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒：長(zhǎng)木板水平固定，彈簧左端固定在擋板上，右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)，滑塊A右側(cè)粘有橡皮泥，置于長(zhǎng)木板上，左側(cè)恰好位于O點(diǎn)。操作如下：①推動(dòng)A壓縮彈簧至某一位置，然后無(wú)初速釋放，測(cè)得停下時(shí)A、O間距離x1；②再次推動(dòng)A壓縮彈簧至同一位置，另取一相同滑塊B放于O點(diǎn)，無(wú)初速釋放A，A與B碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)，測(cè)得停下時(shí)A、O的距離x2。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)x1________x2(選填“大于”“小于”或“等于”)；(2)試驗(yàn)中還須要測(cè)量的物理量及符號(hào)是__________________________________，若等式____________________(用所測(cè)物理量符號(hào)表示)成立，則碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒。解析：(1)由于碰撞后整體的速度小，故碰后停下時(shí)的距離要小，故x1大于x2；(2)依據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，試驗(yàn)中須要測(cè)量滑塊A、B的質(zhì)量，以及A的速度和AB共同的速度，速度可以依據(jù)速度和位移的關(guān)系求解，故只須要再測(cè)量滑塊A質(zhì)量M，滑塊B質(zhì)量m即可；由于可以認(rèn)為兩物體和地面的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，依據(jù)a＝μg可知，加速度相同，則有：v2＝2ax，解得：v1＝eq\r(2ax1)；碰后AB共同的速度v＝eq\r(2ax2)；依據(jù)動(dòng)量守恒定律有：Mv1＝(M＋m)v將速度代入，化簡(jiǎn)可得：Meq\r(x1)＝(M＋m)eq\r(x2)。答案：(1)大于(2)滑塊A質(zhì)量M，滑塊B質(zhì)量mMeq\r(x1)＝(M＋m)eq\r(x2)4．(2024·全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)用如圖所示的試驗(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。試驗(yàn)步驟如下：(1)開動(dòng)氣泵，調(diào)整氣墊導(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)下從左邊起先運(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Δt1、Δt2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，假如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(dòng)量變更量的大小Δp＝______；(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，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400kg，Δt1＝3.900×10－2s，Δt2＝1.270×10－2s，t12＝1.50s，取g＝9.80m/s2。計(jì)算可得I＝______N·s，Δp＝________kg·m·s－1；(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(7)定義δ＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I－Δp,I)))×100%，本次試驗(yàn)δ＝________%(保留1位有效數(shù)字)。解析：(1)當(dāng)氣墊導(dǎo)軌水平常，滑塊在導(dǎo)軌上做勻速運(yùn)動(dòng)，所以滑塊上的遮光片通過(guò)兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間相等。(5)依據(jù)沖量的定義可得I＝m1gt12；依據(jù)動(dòng)量變更量的定義可得Δp＝m2eq\f(d,Δt2)－m2eq\f(d,Δt1)＝m2eq\f(d,Δt2)－eq\f(d,Δt1)。(6)代入數(shù)據(jù)得I＝m1gt12＝1.50×10－2×9.80×1.50N·s≈0.221N·s；Δp＝m2eq\f(d,Δt2)－eq\f(d,Δt1)＝0.400×1.000×10－2eq\f(1,1.270×10－2)－e