2024高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)八驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律練習(xí)含解析魯科版

PAGE5-試驗(yàn)八驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1.(2024年山東新高考模擬)2024年9月,我國(guó)勝利完成了76km/h高速下列車(chē)實(shí)車(chē)對(duì)撞試驗(yàn),標(biāo)記著我國(guó)高速列車(chē)被動(dòng)平安技術(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(jì)了如下碰撞試驗(yàn),探究其中的能量損耗問(wèn)題,試驗(yàn)裝置如圖甲所示。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)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)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_(kāi)_________J,滑塊A與C碰撞過(guò)程系統(tǒng)損失的動(dòng)能為_(kāi)_________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__________(選填“增大”“減小”或“不變”)。

【解析】由紙帶可得出A與B碰撞前的速度為(6.00+6.01+6.02+6.03)×10-2m4×1f;碰撞后的速度為(2.97+2.98+2.99+3.答案:0.450.60增大2.氣墊導(dǎo)軌是常用的一種試驗(yàn)儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦。我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,試驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽視不計(jì))。采納的試驗(yàn)步驟如下:①用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB。②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平。③在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧,用電動(dòng)卡銷(xiāo)鎖定,靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上。④用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1。⑤按下電鈕放開(kāi)卡銷(xiāo),同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器起先工作。當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí),登記A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2。(1)試驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是______________________________。

(2)利用上述測(cè)量的試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是____________,

式子中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等,產(chǎn)生誤差的緣由是_____________________________________。

(3)利用上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)能否測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小?如能,請(qǐng)寫(xiě)出表達(dá)式:______________________________。

【解析】(1)驗(yàn)證動(dòng)量守恒,須要知道物體的運(yùn)動(dòng)速度,在已經(jīng)知道運(yùn)動(dòng)時(shí)間的前提下,須要測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的位移,即須要測(cè)量的量是B的右端至D板的距離L2。(2)由于運(yùn)動(dòng)前兩物體是靜止的,故總動(dòng)量為零,運(yùn)動(dòng)后兩物體是向相反方向運(yùn)動(dòng)的,設(shè)向左運(yùn)動(dòng)為正,則有mAvA-mBvB=0,即mAL1t1-m(3)依據(jù)能量守恒知,兩運(yùn)動(dòng)物體獲得的動(dòng)能就是彈簧的彈性勢(shì)能。故有Ep=12(mAL12t答案:(1)B的右端至D板的距離L2(2)mAL1t1-m(3)能,Ep=12(mAL12t3.如圖為驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的試驗(yàn)裝置,試驗(yàn)中選取兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的小球,按下面步驟進(jìn)行試驗(yàn):①用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m1和m2;②安裝試驗(yàn)裝置,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端切線水平,再將一斜面BC連接在斜槽末端;③先不放小球m2,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放,標(biāo)記小球在斜面上的落點(diǎn)位置P;④將小球m2放在斜槽末端B處,仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放,兩球發(fā)生碰撞,分別標(biāo)記小球m1、m2在斜面上的落點(diǎn)位置;⑤用毫米刻度尺測(cè)出各落點(diǎn)位置到斜槽末端B的距離。圖中從M、P、N點(diǎn)是試驗(yàn)過(guò)程中登記的小球在斜面上的三個(gè)落點(diǎn)位置,從M、P、N到B點(diǎn)的距離分別為sM、sP、sN。依據(jù)上述試驗(yàn)步驟,請(qǐng)回答下面問(wèn)題:(1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿(mǎn)意m1________(選填“>”“=”或“<”)m2。

(2)若進(jìn)行試驗(yàn),以下所供應(yīng)的測(cè)量工具中必需的是_________________。

A.直尺B.游標(biāo)卡尺C.天平D.彈簧秤 E.秒表(3)用試驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)表示,只要滿(mǎn)意關(guān)系式______________,就能說(shuō)明兩球碰撞前后動(dòng)量是守恒的。

【解析】(1)為了防止入射球碰后反彈,肯定要保證入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量,即m1>m2。(2)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,需測(cè)量小球的質(zhì)量和三個(gè)落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離。故供應(yīng)的測(cè)量工具中必需的是A、C。(3)碰撞前,小球m1落在圖中的P點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v1。小球m1、m2發(fā)生碰撞后,m1的落點(diǎn)在圖中的M點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v′1,m2的落點(diǎn)在圖中的N點(diǎn),設(shè)其水平初速度為v′2。設(shè)斜面與水平面間的傾角為α,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:sMsinα=12gt2、sMcosα=v′1t,解得:v′1=gsMcos2α2sinα只要滿(mǎn)意m1v1+0=m1v′1+m2v′2即m1sP=m1sM+m2答案:(1)>(2)A、C(3)m1sP=m1sM+m4.在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律試驗(yàn)中,試驗(yàn)裝置如圖所示,a、b是兩個(gè)半徑相等的小球,依據(jù)以下步驟進(jìn)行操作:①在平木板表面釘上白紙和復(fù)寫(xiě)紙,并將該木板豎直立于緊靠槽口處,將小球a從斜槽軌道上固定點(diǎn)處由靜止釋放,撞到木板并在白紙上留下痕跡O;②將木板水平向右移動(dòng)肯定距離并固定,再將小球a從固定點(diǎn)處由靜止釋放,撞到木板上得到痕跡B;③把小球b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端,讓小球a仍從固定點(diǎn)處由靜止釋放,和小球b相碰后,兩球撞在木板上得到痕跡A和C。(1)若碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失,為了保證在碰撞過(guò)程中a球不反彈,a、b兩球的質(zhì)量m1、m2間的關(guān)系是m1__________m2。(選填“>”“=”或“<”)

(2)為完成本試驗(yàn),必需測(cè)量的物理量有______。

A.小球a起先釋放的高度hB.木板水平向右移動(dòng)的距離lC.a球和b球的質(zhì)量m1、m2D.O點(diǎn)到A、B、C三點(diǎn)的距離y1、y2、y3(3)在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),若動(dòng)量守恒,其關(guān)系式應(yīng)為_(kāi)___________。

【解析】在小球碰撞過(guò)程中水平方向動(dòng)量守恒,故有m1v0=m1v1+m2v2,碰撞前后動(dòng)能相等,故有12m1v02=12m1v12+12m2v22,解得v1=m1-m2m1+m2v