贏在高考2013屆高考物理一輪配套練習(xí) 1.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動量守恒定律 新人教版選修3-5

1、第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律隨堂演練鞏固1.(2011山東菏澤模擬,38)某同學(xué)用如圖所示的裝置來驗(yàn)證動量守恒定律.圖中PQ為斜槽,QR為水平槽.實(shí)驗(yàn)時(shí)先使a球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡.關(guān)于小球落點(diǎn)的下列說法中正確的是( ) A.如果小球每一次都從同一點(diǎn)無初速釋放,重復(fù)幾次的落點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是重合的 B.由于偶然因素存在,重復(fù)操作時(shí)小球的落點(diǎn)不重合是正常的,但落點(diǎn)應(yīng)當(dāng)比較密集 C.測定P點(diǎn)位置時(shí),如果重復(fù)10次的落點(diǎn)分別為、則OP應(yīng)取、的平均值,即/10 D.用半徑盡量小的圓把、圈住,這個(gè)圓的圓心就是入射球落點(diǎn)的平均位置P 【解析】 重復(fù)操作時(shí)小球的

2、落點(diǎn)不會全重合,但離地應(yīng)較近.確定落點(diǎn)位置的方法是畫最小的圓圈定落點(diǎn),圓心作為落點(diǎn)位置. 【答案】 BD 2.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn):在小車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面的小車B相碰并粘合在一起,繼續(xù)做勻速運(yùn)動.他設(shè)計(jì)的裝置如圖中甲所示,在小車A后連著紙帶,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz,長木板下墊著薄木片用以平衡摩擦力. (1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖中乙所示,并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上,A為運(yùn)動起始的第一點(diǎn),則應(yīng)選 段來計(jì)算A的碰前速度,應(yīng)選 段來計(jì)算A和B碰后的共同速度(以上兩格填”AB”或”BC”或”CD”或”DE”)

3、. (2)已測得小車A的質(zhì)量.40 kg,小車B的質(zhì)量0.20 kg,由以上測量結(jié)果可得: 碰前總動量= m/s, 碰后總動量= m/s. 【解析】 觀察紙帶,選取碰前、碰后做勻速運(yùn)動的BC段和DE段求出碰前、碰后的速度,再利用質(zhì)量數(shù)據(jù)便可求出碰前、碰后的總動量. 【答案】 (1)BC DE (2)0.42 0.417 3.碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為e=其中和分別是碰撞前兩物體的速度和分別是碰撞后兩物體的速度.彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e=1,非彈性碰撞的e<1.某同學(xué)借用驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)驗(yàn)證彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)是否為1,實(shí)驗(yàn)中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2(它們之間的碰撞可近似視

4、為彈性碰撞),且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量. 實(shí)驗(yàn)步驟如下: 安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,作好測量前的準(zhǔn)備,并記下重垂線所指的位置O. 第一步,不放小球2,讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下,并落在地面上.重復(fù)多次,用盡可能小的圓把小球的所有落點(diǎn)圈在里面,其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置. 第二步,把小球2放在斜槽前端邊緣處的C點(diǎn),讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下,使它們碰撞.重復(fù)多次,并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置. 第三步,用刻度尺分別測量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離,即線段OM、OP、ON的長度. 在上述實(shí)驗(yàn)中, (1)P點(diǎn)是的平均位置,M點(diǎn)是的平均位置,N點(diǎn)是的平均位置. (2)

5、請寫出本實(shí)驗(yàn)的原理,寫出用測量量表示的恢復(fù)系數(shù)的表達(dá)式. 【解析】 (1)實(shí)驗(yàn)的第一步中小球1落點(diǎn);實(shí)驗(yàn)的第二步中小球1碰撞后落點(diǎn);小球2落點(diǎn). (2)小球從槽口C飛出后均做平拋運(yùn)動,飛行時(shí)間相同,則用水平拋出距離代替水平速度 . 【答案】 見解析 4.用天平、氣墊導(dǎo)軌(帶光電計(jì)時(shí)器和兩個(gè)滑塊)驗(yàn)證動量守恒.本實(shí)驗(yàn)可用自動照相機(jī)代替計(jì)時(shí)器(選閃光頻率為10 Hz).步驟方法如下: 用天平稱出兩滑塊的質(zhì)量.10 kg.20 kg.放在水平的氣墊導(dǎo)軌上,如圖(a)(導(dǎo)軌上標(biāo)尺的最小分度為1 cm). 碰撞前后連續(xù)三次閃光拍照得圖(a)(b)(c). 根據(jù)圖示數(shù)據(jù)驗(yàn)證動量守恒. 試根據(jù)以上情況證明該

6、實(shí)驗(yàn)物塊作用前后是動量守恒的. 【證明】 從(a)圖到(b)圖歷時(shí)0.1 s,碰撞前: A的速度 m/s=0.6 m/s, 總動量為.6 kgm/s= kgm/s; 從圖(b)到圖(c)歷時(shí)0.1 s,而從圖(b)看出滑塊A與滑塊B靠近作用需 s=2. s, 所以A與滑塊B碰后回到7 cm位置歷時(shí).1 s-2.s=7. s, 故碰后: m/s=-0.2 m/s m/s=-0.4 m/s, 碰后總動量=0.(-0.2)+0.4 kgm/s kgm/s. 因?yàn)?故碰撞前后AB系統(tǒng)動量守恒. 5.如圖所示,某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動量守恒定律.圖中PQ是斜槽,QR為水

7、平槽,實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G無初速滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡,重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G無初速滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡,重復(fù)這種操作10次,圖甲中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn).B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊. (1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為 cm. (2)在下列選項(xiàng)中,哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量. A.水平槽上未放B球時(shí),測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 B.A球與B球碰撞后,測量A球落點(diǎn)

8、位置到O點(diǎn)的距離 C.測量A球或B球直徑 D.測量A球或B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比) E.測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度 【解析】 (1)圖乙中畫出了B球的10個(gè)落點(diǎn)位置,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)取平均位置,方法是:用最小的圓將所有點(diǎn)圈在里面,圓心位置即為落點(diǎn)平均位置.找準(zhǔn)平均位置,讀數(shù)時(shí)應(yīng)在刻度尺的最小刻度后面再估讀一位. (2)本實(shí)驗(yàn)的裝置將教材上的實(shí)驗(yàn)裝置做了微小變化,把放被碰小球的支座去掉,而把被碰小球放在靠近槽末端的地方,使得被碰小球B與入射小球A都從O點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動,且兩球平拋時(shí)間相同,以平拋時(shí)間為時(shí)間單位,則平拋的水平距離在數(shù)值上等于平拋初速度.設(shè)A未碰B時(shí)平拋的水平位移為、B相碰后,A、B兩球

9、的水平位移分別為,A、B質(zhì)量分別為、則碰前A的動量可寫成碰后A、B總動量為,要驗(yàn)證動量是否守恒,即驗(yàn)證以上兩動量是否相等,所以該實(shí)驗(yàn)應(yīng)測量的物理量有:、. 【答案】 (1)64.7 (從64.2 cm到65.2 cm都正確) (2)ABD 6.下圖是用來驗(yàn)證動量守恒的實(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(shí),調(diào)節(jié)懸點(diǎn),使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2接觸且兩球等高.將球1拉到A點(diǎn),并使之靜止,同時(shí)把球2放在立柱上.釋放球1,當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)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(shí)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