2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí)知能演練 實驗十六 驗證動量守恒定律 滬科版

1、2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí)知能演練 實驗十六 驗證動量守恒定律 滬科版1.如圖1425所示, 在“驗證動量守恒定律”實驗中, P為入射球A未與被碰球B碰撞時的落點, M為它與B球碰后的落點, N為B球的落點, 這個實驗對小球質(zhì)量MA和MB的要求是MA_MB(填“”、“”或“”). 為了能用OP長度表示球A的初速度, OM和ON長度分別表示球A與球B的末速度, 則必須做到_, 用圖中標(biāo)出的符號和測出的數(shù)據(jù)列出驗證動量守恒的表達(dá)式為_. 圖1425解析: 為保證A碰后速度仍向右, MAMB; A、B碰后均為平拋運動, 由sv·t, 只有t相同, s才能表示v, 所以A、B球心碰前必在同一

2、水平線上. 答案: 碰前A、B兩球心等高M(jìn)A·OPMA·OMMB·ON2. 如圖1426所示, 在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車, 甲車系一穿過打點計時器的紙帶, 當(dāng)甲車獲得某一向右速度時, 隨即啟動打點計時器, 甲車運動一段距離后, 與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動. 紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況如圖1426所示. 電源頻率為50 Hz, 則碰撞前甲車運動速度大小為_m/s, 甲、乙兩車碰撞后的速度大小為_m/s, 該碰撞屬于_碰撞. 圖1426解析: 碰撞前后都是勻速直線運動, 利用公式v求得碰撞前后的速度. 碰前甲的速度為v11.2 cm

3、/0.02 s0.6 m/s, 碰后共同速度為v20.78 cm/0.02 s0.39 m/s.由于碰后兩車成為一個整體, 所以其碰撞為完全非彈性碰撞. 答案: 0.600.39完全非彈性3.某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細(xì)線連接, 中間夾一被壓縮了的輕質(zhì)彈簧, 如圖1427所示, 將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上, 燒斷細(xì)線, 觀察物體的運動情況, 進(jìn)行必要的測量, 驗證物體間相互作用時動量守恒. 圖1427(1)該同學(xué)還必須有的器材是_. (2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是_. (3)用所得數(shù)據(jù)驗證動量守恒的關(guān)系式是_. 解析: 燒斷細(xì)線后兩木塊在彈力作用下向相反的方向運動, 兩木塊離開桌面后分別做平

4、拋運動. 由平拋運動規(guī)律知, 兩木塊在水平方向為勻速運動, 且運動時間相同, 同時落地, 兩者水平位移分別為s1v1t1, s2v2t2, 又t1t2, 若要驗證m1v1m2v2, 只需驗證m1s1m2s2.因此, 需要用刻度尺分別測出兩者落地點到桌子兩側(cè)邊的水平距離s1、s2, 用天平測兩者的質(zhì)量m1、m2.答案: (1)刻度尺、天平(2)兩物體的質(zhì)量m1、m2和兩木塊落地點分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離s1、s2(3)m1s1m2s24. 為了驗證動量守恒定律, 在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為a的滑塊, 每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連, 兩個打點計時器所用電源的頻率均為B.氣墊

5、導(dǎo)軌正常工作后, 接通兩個打點計時器的電源, 并讓兩滑塊以不同的速度相向運動, 兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動. 圖乙為某次實驗打出的、點跡清晰的兩條紙帶各自的一部分, 在紙帶上以同間距的6個連續(xù)點為一段劃分紙帶, 用刻度尺分別量出其長度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國際單位, 那么, 碰撞前兩滑塊的動量大小分別為_、_, 兩滑塊的總動量大小為_; 碰撞后的兩滑塊的總動量大小為_. 重復(fù)上述實驗, 多做幾次. 若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等, 則動量守恒定律得到驗證. 圖1428解析: 動量pmv, 根據(jù)vs/5T可知兩滑塊碰前的速度分別為v10.2s1b、v2

6、0.2s3b, 則碰前兩滑塊動量分別為0.2abs1和0.2abs3, 總動量大小為av1av20.2ab(s1s3); 碰撞后兩滑塊的總動量大小為2av2as2/(5T)0.4abs2.答案: 0.2abs30.2abs1(第1、2空答案可互換)0.2ab(s1s3)0. 4abs25. 某同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗: 在小車A的前端粘有橡皮泥, 推動小車A使之做勻速運動, 然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體, 繼續(xù)做勻速運動. 他設(shè)計的裝置如圖1429(a)所示. 在小車A后連著紙帶, 電磁打點計時器所用電源頻率為50 Hz, 長木板下墊著小木片以平衡摩

7、擦力. 圖1429(1)若已測得打點的紙帶如圖1429(b)所示, 并測得各計數(shù)點的間距(已標(biāo)在圖上). A為運動的起點, 則應(yīng)選_段來計算A碰撞前的速度, 應(yīng)選_段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”“BC”“CD”或“DE”). (2)已測得小車A的質(zhì)量m10.4 kg, 小車B的質(zhì)量m20.2 kg, 則碰前兩小車的總動量大小為_kg·m/s, 碰后兩小車的總動量大小為_kg·m/s.解析: (1)從分析紙帶上打點情況看, BC段既表示小車做勻速運動, 又表示小車有較大速度, 因此BC段能較準(zhǔn)確地描述小車A在碰撞前的運動情況, 應(yīng)選用BC段計算A的碰前速度

8、. 從CD段打點情況看, 小車的運動情況還沒穩(wěn)定, 而在DE段小車做勻速運動, 故應(yīng)選用DE段計算碰后A和B的共同速度. (2)小車A在碰撞前速度大小為v0 m/s1.050 m/s小車A在碰撞前動量大小為p0mAv00.4×1.050 kg·m/s0.420 kg·m/s碰撞后A、B共同速度大小為v m/s0.695 m/s碰撞后A、B的總動量大小為p(mAmB)v(0.20.4)×0.695 kg·m/s0.417 kg·m/s.答案: (1)BCDE(2)0.4200.4176.如圖14210是用來驗證動量守恒的實驗裝置, 彈性

9、球1用細(xì)線懸掛于O點, O點下方桌子的邊沿有一豎直立柱. 實驗時, 調(diào)節(jié)懸點, 使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高. 將球1拉到A點, 并使之靜止, 同時把球2放在立柱上. 釋放球1, 當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞. 碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點, 球2落到水平地面上的C點. 測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒. 現(xiàn)已測出A點離水平桌面的高度為a, B點離水平桌面的高度為b, C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外, 圖14210(1)還需要測量的量是_、_和_. (2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù), 該實驗中動量守恒的表達(dá)式為_. (忽略小球的大小)解析: (1)要驗證動量守恒

10、必須知道兩球碰撞前后的動量變化, 根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b, 由機(jī)械能守恒可以求出碰撞前后的速度, 故只要再測量彈性球1的質(zhì)量m1, 就能求出彈性球1的動量變化; 根據(jù)平拋運動的規(guī)律, 只要測出立柱高h(yuǎn)和桌面高H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化, 故只要測量彈性球2的質(zhì)量和立柱高h(yuǎn)、桌面高H就能求出彈性球2的動量變化. (2)根據(jù)(1)的解析可以寫出動量守恒的方程2m12m1m2答案: (1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2立柱高h(yuǎn)桌面高H(2)2m12m1m27. (2012·長沙模擬)為了證明碰撞中的動量守恒, 實驗宜在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行, 這樣可以大大減小阻力, 使滑塊在碰

11、撞前后的運動可以看成是勻速運動. 使實驗的可靠性及準(zhǔn)確度得以提高. 在某次實驗中, A、B兩鋁制滑塊在一水平長氣墊導(dǎo)軌上相碰, 用閃光照相機(jī)每隔0.4秒的時間拍攝一次照片, 每次拍攝時閃光的延續(xù)時間很短, 如圖14211所示, 已知A、B之間的質(zhì)量關(guān)系是mB1.5mA, 拍攝共進(jìn)行了4次, 第一次是在兩滑塊相撞之前, 以后的三次是在碰撞之后. A原來處于靜止?fàn)顟B(tài), 設(shè)A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時間內(nèi)是在10 cm至105 cm這段范圍內(nèi)運動(以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn)), 試根據(jù)閃光照片求出: 圖14211(1)A、B兩滑塊碰撞前后的速度各為多少？(2)根據(jù)閃光照片分析說明兩滑塊碰撞前后動量是否守恒. 解析: (1)由題意可知, 碰前: vA0碰后: 從發(fā)生碰撞到