新高考物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤練習(xí)專題9.3 本專題實驗（原卷版）

專題9.3本專題實驗【練】1．（2022·全國·高三開學(xué)考試）某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)制作了一個驗證動量守恒定律的實驗裝置，如圖所示。一圓弧形軌道與水平軌道OP平滑連接。實驗中使用不同材料制成、大小相等的滑塊A和滑塊B，用天平測得質(zhì)量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。先不放滑塊B，使滑塊A從圓弧形軌道上某處S點由靜止滑下，停止在水平面SKIPIF1<0點，測量并記錄滑塊A在水平軌道上滑行的距離SKIPIF1<0；再把滑塊B靜置于水平軌道始端O點，讓滑塊A仍從圓弧形軌道的S點由靜止滑下，滑塊A和滑塊B碰撞后分別停在水平軌道上的SKIPIF1<0點和SKIPIF1<0點，測量并記錄SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。（1）本實驗必須滿足的條件是___________（已知滑塊A與滑塊B碰撞后不反彈）。A．圓弧軌道必須是光滑的B．滑塊A的質(zhì)量SKIPIF1<0必須大于滑塊B的質(zhì)量SKIPIF1<0C．滑塊A每次必須從同一高度由靜止釋放（2）若兩球碰撞前后的動量守恒，其表達式可表示為___________。（3）若進一步研究該碰撞是否為彈性碰撞，還需要判斷關(guān)系式___________是否成立。2．（2022·福建·模擬預(yù)測）如圖所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球碰撞前后的動量關(guān)系。圖中的O點為小球拋出點在記錄紙上的垂直投影。實驗時，先使A球多次從斜軌上位置P由靜止釋放，找到其平均落地點的位置E。然后，把半徑相同的B球靜置于水平軌道的末端，再將A球從斜軌上位置P由靜止釋放，與B球相碰后兩球均落在水平地面上，多次重復(fù)上述A球與B球相碰的過程，分別找到碰后A球和B球落點的平均位置D和F。用刻度尺測量出水平射程OD、OE、OF分別為x1、x2、x3，測得A球的質(zhì)量為m1，B球的質(zhì)量為m2。（1）該實驗必須滿足的條件有_______。A．兩球的質(zhì)量必須相等B．軌道末端必須水平C．B球的半徑大于A球的半徑D．A球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放（2）當(dāng)滿足表達式_______時，即說明兩球碰撞中動量守恒；當(dāng)水平射程x1、x2、x3滿足表達式_______時，則說明兩球的碰撞為彈性碰撞。（用所測量的物理量表示）3．（2022·福建·模擬預(yù)測）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（G-Atwood1747-1807）創(chuàng)制的一種著名力學(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(dāng)?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所示，則d=___________mm；然后將質(zhì)量均為m（A含擋光片和掛鉤、B含掛鉤）的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，A置于桌面上處于靜止狀態(tài)，測量出擋光片中心到固定光電門中心的豎直距離h；（2）為了驗證動量守恒定律，該同學(xué)讓A在桌面上處于靜止狀態(tài)，將B從靜止位置豎直上升s后由自由下落，直到光電門記錄下?lián)豕馄瑩豕獾臅r間為SKIPIF1<0（B未接觸桌面），則驗證繩繃緊過程中系統(tǒng)沿繩方向動量守恒定律的表達式為___________；如果該同學(xué)忘記將B下方的質(zhì)量也為m的C取下，完成測量后，驗證動量守恒定律的表達式為___________。4．（2022·青海西寧·二模）某同學(xué)用如圖所示裝置來驗證動量守恒定律。（1）實驗中，質(zhì)量為m1的入射小球A和質(zhì)量為m2的被碰小球B的質(zhì)量關(guān)系是m1________m2（填“大于”“等于”或“小于”）。（2）當(dāng)滿足關(guān)系式________（選項“A”“B”或“C”）時，證明A、B兩小球碰撞過程中動量守恒；若碰撞前后系統(tǒng)無機械能損失，則系統(tǒng)機械能守恒的表達式為_________（選項“A”“B”或“C”）。A．SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<05．（2022·江西·豐城九中高三開學(xué)考試）實驗小組成員利用下圖裝置驗證兩球碰撞過程中總動量守恒。先讓小球A從斜槽上C點由靜止?jié)L下，得到小球A的平均落點為SKIPIF1<0，再使小球A與小球B相碰，得到兩次小球落點為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，且知這三個落點是在以斜槽末端為圓心的SKIPIF1<0圓弧上。測量軌道末端和SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0三點的連線與水平方向的夾角分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，測得小球A、B的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為___________（用所測物理量的符號表示）。6．（2022·湖北·高三開學(xué)考試）某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做“驗證動量守恒定律”的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，如圖乙所示，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。（1）下面是實驗的主要步驟：①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________；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑤把滑塊2（所用滑塊1、2如圖丙所示）放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑥先接通打點計時器的電源，然后_____________________，讓滑塊帶動紙帶一起運動；⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖丁所示；⑧測得滑塊1（包括撞針）的質(zhì)量為420g，滑塊2（包括橡皮泥）的質(zhì)量為275g；請完善實驗步驟①⑥的內(nèi)容。（2）已知打點計時器每隔0.02s打一個點，計算可知，兩滑塊相互接通作用前的動量之和為______SKIPIF1<0；兩滑塊相互作用以后的動量之和為________SKIPIF1<0。（保留三位有效數(shù)字）（3）本實驗兩滑塊相互作用過程，系統(tǒng)總動能損失_________（填“最大”、“最小”）。7．（2022·四川·遂寧中學(xué)高一期末）小劉同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖1所示。（1）將滑塊b放置在氣墊導(dǎo)軌上，打開氣泵，待氣流穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，直至觀察到滑塊b能在短時間內(nèi)保持靜止，說明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)至___________；（2）用天平測得滑塊a、b質(zhì)量分別為SKIPIF1<0；（3）在滑塊上安裝配套的粘扣，并按圖示方式放置兩滑塊。使滑塊a獲得向右的速度，滑塊a通過光電門1后與靜止的滑塊b碰撞彈粘在一起，并一起通過光電門2遮光條通過光電門1、2的時間分別為SKIPIF1<0，則上述物理量間如果滿足關(guān)系式___________，則證明碰撞過程中兩滑塊的總動量守恒。（4）本實驗___________（“需要”或“不需要”）測量遮光條的寬度。8．（2022·山西太原·三模）某同學(xué)用如圖的裝置進行探究，初始彈簧處于壓縮且鎖定狀態(tài)，解鎖后，滑塊A離開彈簧向右滑動，通過光電門1后與滑塊B碰撞。已知兩遮光片相同，測得滑塊A第一次通過光電門1的時間為SKIPIF1<0，第二次通過光電門1的時間為SKIPIF1<0，滑塊B通過光電門2的時間為SKIPIF1<0。完成下列填空：（1）為測量彈簧壓縮時具有的彈性勢能，除A的質(zhì)量外，還須測量的物理量是___________。（2）若A、B碰撞過程中動量守恒，則兩滑塊的質(zhì)量比SKIPIF1<0___________（用物理量的符號表示）。（3）若A、B的碰撞為彈性碰撞，則SKIPIF1<0應(yīng)滿足的關(guān)系是___________（用物理量的符號表示）。9．（2022·全國·高三專題練習(xí)）某物理興趣小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置。在足夠大的水平平臺上的A點放置一個光電門，其右側(cè)摩擦很小，可忽略不計，左側(cè)為粗糙水平面。當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間。采用的實驗步驟如下：A．在小滑塊a上固定一個寬度為d的窄擋光片；B．用天平分別測出小滑塊a（含擋光片）和小球b的質(zhì)量ma、mb；C．在a和b間用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕短彈簧（與a、b不連接），靜止放置在平臺上；D．細線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運動；E．記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t；F．小球b從平臺邊緣飛出后，落在水平地面的B點，用刻度尺測出平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線與B點之間的水平距離s；G．改變彈簧壓縮量，進行多次測量。（1）用游標卡尺測量擋光片的寬度，如圖乙所示，則擋光片的寬度為______mm。（2）針對該實驗裝置和實驗結(jié)果，同學(xué)們做了充分的討論。討論結(jié)果如下：①該實驗要驗證“動量守恒定律”，則只需驗證a、b兩物體彈開后的動量大小相等，即______＝______（用上述實驗所涉及物理量的字母表示）；②若該實驗的目的是求彈簧的最大彈性勢能，則彈簧的的彈性勢能為______（用上述實驗所涉及物理量的字母表示）；③改變彈簧壓縮量，多次測量后，該實驗小組得到xa與SKIPIF1<0的關(guān)系圖象如圖所示，圖線的斜率為k，則平臺上A點左側(cè)與滑塊a之間的動摩擦因數(shù)大小為______（用上述實驗數(shù)據(jù)字母表示）。10．（2022·廣東·模擬預(yù)測）某物理興趣小組利用如圖所示的裝置“探究動量守恒定律”，AB是傾角大小可以調(diào)節(jié)的長木板，BC是氣墊導(dǎo)軌（氣墊導(dǎo)軌可看成光滑軌道），忽略小球通過B點時的速度變化，光電門1與光電門2固定在氣墊導(dǎo)軌BC上。（1）將質(zhì)量為m、直徑為d1的小球a從長木板上的位置O1由靜止釋放，小球a通過光電門1、2的擋光時間分別為Δt1與Δt2，當(dāng)_________時，表明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)至水平位置。（2）將質(zhì)量為3m、直徑為d2的小球b靜置于氣墊導(dǎo)軌上的位置O2，使小球a從長木板上的位置O1由靜止釋放，小球a先后通過光電門的擋光時間分別為Δt3與Δt4，小球b通過光電門的擋光時間為Δt5。①若小球a、b碰撞過程動量守恒，則必須滿足的關(guān)系式為_________；②若小球a、b發(fā)生的是彈性碰撞，則SKIPIF1<0________；（3）若小球a、b發(fā)生的是彈性碰撞，該小組成員設(shè)想，如果保持小球a的直徑d1不變，逐漸增大小球a的質(zhì)量，則碰撞之前小球a的擋光時間Δt6與碰撞之后小球b的擋光時間Δt7的比值SKIPIF1<0逐漸趨近于__________；（4）關(guān)于本實驗的誤差，該小組成員有不同的觀點，其中正確的是_______。A．保持長木板傾角一定，將小球a的釋放點適當(dāng)上移，可減小誤差B．保持小球a的釋放點不變，將長木板的傾角適當(dāng)增大，可減小誤差C．同等實驗條件下，將傾斜長木板換為更光滑的玻璃板，可減小誤差D．以上說法都不正確11．（2022·浙江·高考真題）“探究碰撞中的不變量”的實驗裝置如圖所示，阻力很小的滑軌上有兩輛小車A、B，給小車A一定速度去碰撞靜止的小車B，小車A、B碰撞前后的速度大小可由速度傳感器測得。①實驗應(yīng)進行的操作有_______。A．測量滑軌的長度B．測量小車的長度和高度C．碰撞前將滑軌調(diào)成水平②下表是某次實驗時測得的數(shù)據(jù)：A的質(zhì)量/kgB的質(zhì)量/kg碰撞前A的速度大小/（SKIPIF1<0）碰撞后A的速度大小/（SKIPIF1<0）碰撞后B的速度大小/（SKIPIF1<0）0.2000.3001.0100.2000.800由表中數(shù)據(jù)可知，碰撞后小車A、B所構(gòu)成系統(tǒng)的總動量大小是_______kg·m/s。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）12．（2022·全國·高考真題）利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質(zhì)量為SKIPIF1<0的滑塊A與質(zhì)量為SKIPIF1<0的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空：（1）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平；（2）測得兩滑塊的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為______kg的滑塊作為A；（3）調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離SKIPIF1<0與B的右端到右邊擋板的距離SK