高考物理精做18验证动量守恒定律实验大题精做新人教版.doc
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1、1 / 14【2019【2019 最新最新】精选高考物理精做精选高考物理精做 1818 验证动量守恒定律实验大题精做验证动量守恒定律实验大题精做新人教版新人教版1 (2011北京卷)如图,用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量_(填选项前的符号) ,间接地解决这个问题。A小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程(2)图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。然后
2、,把被碰小球静置于轨道的水平部分,再将入射球从斜轨上S位置静止释放,与小球相碰,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号) 。1m2m1m2mA用天平测量两个小球的质量、1m2mB测量小球开始释放高度h1mC测量抛出点距地面的高度HD分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N1m2mE测量平抛射程OM,ON(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为_(用中测量的量表示) ;若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为_(用中测量的量表示) 。2 / 14(4)经测定,=45.0 g,=7.5 g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。碰撞前、后的动量分别为与,则:=_;若碰撞结
3、束时的动量为,则:=_。实验结果表明,碰撞前、后总动量的比值为_。1m2m1m1p1p 1p1p 2m2p 1p 2p 112p pp(5)有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用中已知的数据,分析和计算出被碰小球平抛运动射程ON的最大值为_cm。2m【答案】 (1)C (2)ADE 或 DEA 或 DAE (3) (4)14 2.9 11.01 (5)76.8121m OMmONmOP222 121m OMmONmOP【解析】验证动量守恒定律实验中,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易
4、的,但是通过落地高度不变情况下水平射程来体现速度,故答案是 C;实验时,先让入射球多次从斜轨上 S 位置静止释放,找到其平均落地点的位置 P,测量平抛射程OP。然后,把被碰小球静置于轨道的水平部分,再将入射球从斜轨上 S 位置静止释放,与小球相碰,并多次重复。测量平均落点的位置,找到平抛运动的水平位移,因此步骤中 D、E 是必须的,而且 D 要在 E 之前。至于用天平秤质量先后均可以所以答案是 ADE 或 DEA 或 DAE,设落地时间为 t,则;而动量守恒的表达式是,动能守恒的表达式是,所以若两球相碰前后的动量守恒,则成立,若碰撞是弹性碰撞,动能是守恒的,则有成立,碰撞前后动量之比:, ,
5、,发生弹性碰撞时,被碰小球获得速度最大,根据动量守恒的表达式是,动能守恒的表达式是联立解得,因此最大射程为。1m2m1m2m112OPOMONvvvttt ,1 11122mvmvm v 222 1 11122111 222mvmvm v 121m OMmONm OP3 / 14222 121m OMmONm OP1m1144.814 35.211POP POM112245.0 35.211 7.5 55.682.9PmOM PmON11121245 44.81.0145 35.27.5 55.68Pm OP PPm OMmON 1 11122m vmvm v 222 1 1112211122
6、2mvmvm v 1 21 122mvvmm 2 4544.8cm=76.8cm45 7.5S2 (2014新课标全国卷)利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中,气垫导轨上有 A、B 两个滑块,滑块 A 右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块 B 左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块 A 质量 m1=0.310 kg,滑块 B 的质量 m2=0.108 kg,遮光片的宽度 d=1.00 cm;打点计时器所用的交流电的频率为 f=50 HZ。将光电门固定在滑块 B 的右侧,启动打点计时器
7、,给滑块 A 一向右的初速度,使它与B 相碰;碰后光电计时器显示的时间为,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。3.500 msBt若实验允许的相对误差绝对值最大为 5,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。00100()之之之之之之之 之之之总动 总动【答案】见解析设 B 在碰撞后的速度大小为 v2,由式有代入题所给的数据可得:v2=2.86 m/s 设两滑块在碰撞前后的动量分别为 p 和 p ,则p=m1v0 p=m2v1+m2v2 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为4 / 1400100rpp p 联立式并代入有关数据,可得: 00001 75.r=之因此,本实验在允
8、许的误差范围内验证了动量守恒定律。3关于“验证动量守恒定律”的实验,请完成下列的三个问题:(1)如图所示,在做“验证动量守恒定律”的实验时,实验必须要求满足的条件是:_。A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端的切线是水平的C入射球每次都要从同一高度由静止滚下D若入射小球质量为,被碰小球质量为,则1m2m1m2m(2)利用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球 m1 多次从斜轨上的 S 位置静止释放,找到其平均落地点的位置 P,测量出平抛的射程 OP。然后,把被碰小球 m2 静置于轨道的水平
9、部分,再将入射小球 m1 从斜轨上的 S 位置由静止释放,与小球 m2 相碰,并且多次重复。接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号)。A用天平测量两个小球的质量 m1、m2B测量小球 m1 开始释放高度 hC测量抛出点距地面的高度 HD分别找到 m1、m2 相碰后平均落地点的位置 M、N5 / 14E测量平抛射程 OM,ON(3)若两个小球相碰前后的动量守恒,其表达式可以表示为_。利用(2)中所测量的物理量表示;若碰撞是弹性的碰撞,那么还应该满足的表达式应该为_。利用(2)中所测量的物理量表示。【答案】 (1)BCD (2)ADE 或 DEA 或 DAE (3)m1OM+m2ON=m1OP
10、 m1OM2+m2ON2=m1OP2【解析】碰撞瞬间动量守恒,之后两个小球均做平抛运动,不需要斜槽末端光滑,由系统前后动量守恒,需要测量出两球质量和速度,速度的测量是根据平抛运动的时间相等,水平方向匀速运动,利用水平位移替换速度的, , ,即 m1OM+m2ON=m1OP,若弹性碰撞,则能量守恒,有,即m1OM2+m2ON2=m1OP2。1 11 22 3mvmvm v112OPOMONmmmttt222 1 11 22 3111 222mvmvm v4用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验:先测出可视为质点的两滑块 A、B 的质量分别为 m、M 及滑块与桌面间的动摩擦因数 。用细线将
11、滑块 A、B 连接,使 A、B 间的轻质短弹簧处于压缩状态,滑块B 恰好紧靠桌边。剪断细线,测出滑块 B 做平拋运动的水平位移 x1,滑块 A 沿水平桌面滑行距离为 x2(未滑出桌面) 。为验证动量守恒定律,写出还需测量的物理量及表示它们的字母_;如果动量守恒,需要满足的关系式为6 / 14_。【答案】桌面离地高度 h Mx1=m1 2h22 x5气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板 C 和 D 的气垫导轨和滑块 A 和 B 验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)
12、,采用的实验步骤如下:a用天平分别测出滑块 A、B 的质量 mA、mBb调整气垫导轨,使导轨处于水平c在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上d用刻度尺测出 A 的左端至挡板 C 的距离 L1e按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块 A、B 运动时间的计时器开始工作,当 A、B 滑块分别碰撞挡板 C、D 时计时结束,记下 A、B 分别到达C、D 的运动时间 t1 和 t2(1)实验中还应测量的物理量及其符号是_。(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是_,上式中算得的 A、B 两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因有_(至少答出两点) 。
13、【答案】 (1)B 的右端至挡板 D 的距离,符号为 L2 (2)mA=mB L1、L2、t1、t2、mA、mB 的数据测量误差;没有考虑弹簧推动滑块的7 / 14加速过程;滑块并不是做标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力;气垫导轨不完全水平(任写两点即可)11L t22L t【解析】A、B 两滑块被压缩的弹簧弹开后,在气垫导轨上运动时可视为匀速运动,因此只要测出 A 与 C 的距离 L1、B 与 D 的距离 L2 及 A 到 C、B 到D 的时间 t1 和 t2,测出两滑块的质量,就可以用 mA=mB 验证动量是否守恒。11L t22L t(1)实验中还应测量的物理量为 B 的右端至
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