2020届高考高三二轮复习实验培优练：验证动量守恒定律

2020届高考高三二轮复习实验培优练：验证动量守恒定律一、实验题1．某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律及平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数的实验．在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g．采用的实验步骤如下：A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B．用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量m a、m b：C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上：D．烧断细线后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动：E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间△t：F．滑块a最终停在C点（图中未画出），用刻度尺测出AC之间的距离S aG．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s b；H．改变弹簧压缩量，进行多次测量．（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为________mm；（2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即a的动量大小____________等于b的动量大小___________；（用上述实验所涉及物理量的字母表示）则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为____________．（用上述实验数据字母表示）2．用如图甲所示的装置验证动量守恒定律，小车P的前端粘有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车P，使之运动，与静止的小车Q相碰粘在一起，继续运动。

（1）实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各点到起点A的距离。

根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上____________段来计算小车P的碰前速度。

（2）测得小车P（含橡皮泥）的质量为m1，小车Q（含橡皮泥）的质量为m2，如果实验数据满足关系式______________，则可验证小车P、Q碰撞前后动量守恒。

（3）如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比，将_________（填“偏大”或“偏小”或“相等”）。

3．如图甲，某实验小组采用常规方案验证动量守恒定律。

实验完成后，该小组又把水平木板改为竖直木板再次实验，如图乙所示。

图中小球半径均相同、质量均已知，且m A>m B，B、B′两点在同一水平线上。

(1)若采用图甲所示的装置，实验中还必须测量的物理量是___________。

(2)若采用图乙所示的装置，下列说法正确的是___________。

A．必需测量B′O、BN、BP和BM的距离B．必需测量B′N、B′P和B′M的距离4．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图1所示，（1）下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先_______，然后_______，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图2所示：⑧测得滑块1（包括撞针）的质量为310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205g；试完善实验步骤⑥的内容．（2）已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为______kg•m/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为______kg•m/s（保留三位有效数字）．（3）试说明（2）问中两结果不完全相等的主要原因是：_______．5．为验证“两小球碰撞过程中动量守恒”,某同学用如图的装置进行如下的实验操作:①、先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于靠近槽口处,然后让木板绕与地面交点向右转动一定角度,然后固定木板,使小球a从斜槽轨道上某固定点A处静止释放,撞到木板井在白纸上留下点迹P1；②、然后把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端B点,让小球a仍从原固定位置由静止开始滚下,与小球b相碰后,两球撞在木板上得到痕迹M和N③、用天平测得a、b两小球的质量分别为m a、m b;④、该同学建立一个直角坐标系,如图所示,并将刻度尺测得的数据标在坐标纸上,坐标值为B(O,h),P(x1,y1),M(x2,y2),N(x3,y3)(1)本实验中所选用的两小球质量关系为m a_____m b(填“>”“<”或“=”)。

(2)小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力,这对实验结果_________(填“会”或“不会”)产生误差。

(3)用本实验中所测得的量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为____________________。

6．某同学利用如下实验装置研究物体m1和m2碰撞过程中守恒量。

实验步骤如下：根据该同学的实验，问答下列问题：（1）两小球的质量关系为m1________m2（填“>”“=”或“<”）。

（2）步骤④中，小球m1的落点为图中的___________点，小球m2的落点为图中的_________点。

（3）若再利用天平测量出两小球的质量分别为m1、m2，则满足_________表示两小球碰撞前后动量守恒。

7．某同学用图甲所示的装置验证动量守恒定律。

图中AB为斜槽，BC为水平槽。

（1）下列说法正确的是_______。

A．该实验要求入射小球的质量应大于被碰小球的质量B．该实验要求入射小球和被碰小球必须是金属材质C．该实验通过测量入射小球从斜槽上由静止释放的高度h得到小球碰撞前的速度D．该实验通过测量小球做平抛运动的竖直位移间接得到小球碰撞前后的速度（2）实验时先使入射小球从斜槽上某一固定位置S多次由静止释放，落到位于水平地面的记录纸上并留下痕迹，从而确定P点的位置；再把被碰小球放在水平槽末端，让入射小球仍从位置S多次由静止释放，跟被碰小球碰撞后，两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，从而确定M、N点的位置。

实验中，确定P点位置时多次落点的痕迹如图乙所示，刻度尺的零刻线与O点对齐，则OP=_______cm。

（3）该实验若要验证两小球碰撞前后的动量是否守恒，需要分别测量记录纸上M点距O点的距离L OM、P点距O点的距离L OP、N点距O点的距离L ON。

除此之外，还需要测量的物理量是_________，需要验证的关系式为___________（其中涉及需要测量的物理量请用自己设定的字母表示）。

8．某实验小组利用如图所示的装置验证“碰撞过程中的动量守恒”和探究“碰撞过程中的动能是否守恒”。

水平的气垫导轨上有两滑块A、B，滑块A上有宽度为d的遮光板；滑块B上固定一支架，支架上水平固定一内壁光滑左侧开口的细薄金属直管，金属管右侧用金属板封闭，管内靠近金属板处静置一金属小球。

气垫导轨通气后利用右侧挡板上的弹射装置将滑块A向左弹出，测得滑块A第一次经过光电门的时间为t1，后与静止的滑块B相碰，碰后滑块B和小球一起向左滑动滑块A向右运动。

滑块A第二次通过光电门的时间为t2，滑块B与左侧挡板刚接触时，立即被安装的锁止装置锁止，同时金属管中的小球沿管壁飞出落在水平地面上的O点(图中未画出)。

用天平称量出滑块A(包括遮光板的总质量M1、滑块B(包括支架、金属管)的总质量M2、小球的质量m，重力加速度为g。

请回答以下问题：（1）除了题中已给出的物理量还需用刻度尺测出的物理量及符号是________。

（2）小球离开金属管口时的速度大小为________(用题中已知和(1)问中物理量符号表示)。

（3）要验证碰撞过程中的动量守恒，本实验需要验证的表达式为________。

（4）要进一步探究碰撞过程中的动能是否守恒，需要比较表达式________与表达式________在误差允许范围内是否相等。

9．某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验．先将小球1从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把另一小球2放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止，让小球1仍从原固定点由静止开始滚下，且与小球2相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．A、B、C为三个落点的平均位置，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点．实验中空气阻力的影响很小，可以忽略不计．（1）在本实验中斜槽轨道_____（填选项前的字母）A．必须光滑B．可以不光滑（2）实验中应该选择两个合适的小球进行实验①两个小球的半径____（填“相同”或“不同”）②应该选择下列哪组小球_____（填选项前的字母）A．两个钢球B．一个钢球、一个玻璃球C．两个玻璃球（3）斜槽末端没有放置被碰小球2时，将小球1从固定点由静止释放．若仅降低斜槽上固定点的位置，那么小球的落地点到O点的距离将______（填“改变”或“不变”），若仅增大小球1的质量，小球仍以相同的速度从斜槽末端飞出，那么小球的落地点到O点的距离将______填（“改变”或“不变”）．（4）在安装实验装置的过程中，使斜槽轨道末端的切线水平，小球碰撞前与碰撞后的速度就可以用小球飞出的水平距离来表示，其原因的是_______A．小球都是从同一高度飞出，水平位移等于小球飞出时的速度B．小球都是从同一高度飞出，水平位移与小球飞出时的速度成正比C．小球在空中的运动都是匀变速曲线运动，而且运动的加速度都相同（5）本实验必须测量的物理量是_____A．斜槽轨道末端到水平地面的高度HB．小球1和小球2的质量m1、m2C．小球1的释放位置到斜槽轨道末端的高度hD．记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC（6）斜槽末端没有放置被碰小球2时，小球1的落点为B点，放置被碰小球2后，小球2的落点为C点．假设两小球发生的是弹性碰撞，试论证：当小球1碰后的速度方向未改变时，C点必在B点的前方．_____10．某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。

在离地面高度为h的光滑水平桌面上，放置两个小球a和b。

其中，b与轻弹簧紧挨着但不栓接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。

a放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为O点。

实验时，先将a球移开，弹簧解除锁定，b沿桌面运动后水平飞出。

再将a放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。

解除锁定后，b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出。