2024-2025年新教材高中物理第一章動量守恒定律4實驗：驗證動量守恒定律練習(xí)含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGE3-試驗：驗證動量守恒定律1．(10分)氣墊導(dǎo)軌工作時能夠通過噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消退掉摩擦力的影響，因此成為重要的試驗器材，氣墊導(dǎo)軌和光電門、數(shù)字毫秒計協(xié)作運用能完成很多試驗?，F(xiàn)供應(yīng)以下試驗器材：(名稱、圖像、編號如圖所示)利用以上試驗器材還可以完成“通過證明mv0＝(m1＋m2)v來得到滑塊碰撞時的動量守恒”的試驗。為完成此試驗。(1)針對試驗原理，我們應(yīng)選擇的器材編號為：__ABC__。(2)在我們所選的器材中：__B__器材對應(yīng)原理中的m1(填寫器材編號)。解析：該試驗的原理為m1v0＝(m1＋m2)v，兩個物體最終粘在一起，一起運動，通過光電門可以測量速度的大小，所以應(yīng)選擇的器材為A、B、C。因為m1應(yīng)當(dāng)是先運動的滑塊，不是靜止的滑塊，所以對應(yīng)的器材是B。2．(15分)(2024·江蘇省揚州中學(xué)高二下學(xué)期檢測)在探究碰撞中動量守恒試驗中，利用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌通過閃光照相進(jìn)行這一試驗。某次試驗時碰撞前B滑塊靜止，A滑塊勻速向B滑塊運動并發(fā)生碰撞，利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如圖所示。已知相鄰兩次閃光的時間間隔為T，在這4次閃光的過程中，A、B兩滑塊均在0～80cm范圍內(nèi)，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于x＝10cm處。若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短，均可忽視不計，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的__2.5T__時刻，假如碰撞前后動量守恒，則A、B兩滑塊質(zhì)量之比mA∶mB＝__2∶3__。解析：由題圖可知，前三次曝光的時間間隔內(nèi)物塊A的位移相同，兩物塊不行能相碰，又由于物塊B起先時靜止，而碰后物塊B肯定向右運動，因物塊B靜止在60cm的位置，所以兩物塊碰撞肯定發(fā)生在2.5T末，設(shè)碰前物塊A的速度大小為v，則碰后物塊A的速度大小為eq\f(v,2)，由題圖可知碰后B的速度大小為v，假設(shè)取向右的方向為正，則碰前的質(zhì)量與速度乘積的和為mAv，碰后的質(zhì)量與速度乘積的和為－mAeq\f(v,2)＋mBv，因為碰撞前后動量守恒，則整理可得mA∶mB＝2∶3。3．(15分)某同學(xué)用如圖所示裝置來“驗證動量守恒定律”，試驗時先讓小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止起先滾下，在水平地面上的記錄紙上留下痕跡，重復(fù)10次；然后再把小球b靜置在斜槽軌道末端，小球a仍從原固定點由靜止起先滾下，和小球b相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次?；卮鹣铝袉栴}：(1)在安裝試驗器材時，斜槽的末端應(yīng)__水平或切線水平__。(2)小球a、b的質(zhì)量關(guān)系應(yīng)滿意ma__>__mb，兩球的半徑關(guān)系應(yīng)滿意ra__＝__rb(均選填“>”“<”或“＝”)。(3)在本試驗中，驗證的式子是：__ma·OB＝ma·OA＋mb·OC__。解析：(1)小球離開軌道后做平拋運動，在安裝試驗器材時斜槽的末端應(yīng)保持水平，才能使小球做平拋運動。(2)為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即ma>mb；為保證兩個小球的碰撞是對心碰撞，兩個小球的半徑要相等。(3)小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度減小，b球在前，a球在后，兩球都做平拋運動，由題圖所示可知，未放被碰小球時小球a的落地點為B點，碰撞后a、b的落地點分別為A、C點，小球在空中的運動時間t相等，假如碰撞過程動量不變，則有：mav0＝mava＋mbvb，兩邊同時乘以時間t得mav0t＝mavat＋mbvbt，ma·OB＝ma·OA＋mb·OC。4．(20分)(2024·廣東省試驗中學(xué)高二下學(xué)期期中)為了驗證“兩小球碰撞過程中的動量守恒”，某同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行了如下的操作：①將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立于靠近槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；②將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x固定，再使小球a從原固定點由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡P；③把小球b靜止放在斜槽軌道的水平段的最右端，讓小球a仍從原固定點由靜止釋放，和小球b相碰后，兩小球撞到木板并在白紙上留下痕跡M和N；④用天平測出a、b兩個小球的質(zhì)量分別為ma和mb，用刻度尺測量白紙上O點到M、P、N三點的距離分別為yM、yP和yN。依據(jù)上述試驗，請回答下列問題：(1)為了減小試驗誤差，選擇入射球ma、被碰球mb時，應(yīng)當(dāng)使ma__大于__mb。(填“大于”“等于”“小于”)(2)小球a下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對試驗結(jié)果__不會__產(chǎn)生誤差。(選填“會”或“不會”)(3)小球a和b發(fā)生碰撞后，小球b在圖中白紙上撞擊痕跡應(yīng)是__M__點。(4)用本試驗中所測得的物理量來驗證兩小球碰撞過程中動量守恒，其表達(dá)式為：__eq\f(ma,\r(yp))＝eq\f(ma,\r(yN))＋eq\f(mb,\r(yM))__。解析：(1)選擇入射球ma、被碰球mb時，為防止入射球反彈，則應(yīng)當(dāng)使ma大于mb。(2)小球a下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，不會對試驗結(jié)果產(chǎn)生誤差，因為只要保證小球從靜止釋放到達(dá)最低點的速度相等即可，斜槽不肯定須要光滑。(3)小球a和b發(fā)生碰撞后，小球b在圖中白紙上撞擊痕跡應(yīng)是M點。(4)依據(jù)y＝eq\f(1,2)gt2得t＝eq\r(\f(2y,g))，若小球a不與小球b碰撞，平拋運動初速度v＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,2yP))，同理可得，小球a與b碰撞后，a的速度v1＝x