发布时间 : 星期五 文章最新高考物理 第六单元 动量守恒定律 题组层级快练30 实验：验证动量守恒定律 新人教版 doc更新完毕开始阅读
题组层级快练(三十)
1．(2017·朝阳区二模)若采用图中甲、乙两种实验装置来验证动量守恒定律(图中小球半径相同，质量均为已知，且mA＞mB，B、B′两点在同一水平线上)，下列说法正确的是( )
A．采用图甲所示的装置，必须测量OB、OM、OP和ON的距离 B．采用图乙所示的装置，必须测量OB、B′N、B′P和B′M的距离 C．采用图甲所示装置，若mA·ON＝mA·OP＋mB·OM，则表明此碰撞动量守恒 D．采用图乙所示装置，若答案 D
解析 A项，如果采用图甲所示装置，由于小球平抛运动的时间相等，故可以用水平位移代替速度进行验证，不需要测量OB的长度，故A项错误；B项，如果采用图乙所示装置时，利用水平距离相等，根据下落的高度可确定飞行时间，从而根据高度可以表示出对应的水平速度，从而确定动量是否守恒，故不需要测量OB的距离，故B项错误；C项，采用图甲所示装置，一个球时水平距离为OP，两球相碰时，A球距离为OM，B球为ON，则根据动量守恒定律有：mAv＝mAv1＋mBv2，因下落时间相同，则两端同时乘以t后有mA·OP＝mA·OM＋mB·ON，则表明此碰撞动量守恒，故C项错误；D项，小球碰后做平抛运动，速度越快，下落高度越小，单独一个球下落时，落点为P，两球相碰后，落点分别为M和N，根据动量守恒定律有：l12
mAv＝mAv1＋mBv2，而速度v＝，根据h＝gt可得，t＝t2
2h
，则可解得：v＝g
BB′
，v1
2B′Pg
11＝＋，则表明此碰撞机械能守恒 B′NB′MB′P1
＝
BB′
，v2＝2B′MgmB
BB′mAmA
；代入动量守恒表达式，消去公共项后，有＝＋2B′NB′PB′Mg
1211mAmA22
，机械能守恒定律可知：mAv＝mAv1＋mBv2，代入速度表达式可知：＝＋
222B′PB′MB′N
mB111
，联立动量表达式和机械能表达式可知＝＋，故可以根据该式表明B′NB′NB′MB′P此碰撞机械能守恒，故D项正确．
2．在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1＝170 g，右侧滑块质
量m2＝110 g，挡光片宽度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示．开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动．挡光片通过光电门的时间分别为Δt1＝0.32 s，Δt2＝0.21 s．取向左为正方向则两滑块的速度分别为v′
1
＝________ m/s，v′2＝________ m/s.烧断细线前m1v1＋m2v2＝________ kg·m/s，烧断细
线后m1v′1＋m2v′2＝________ kg·m/s.可得到的结论是________________ ________________________________________________________．
答案 0.094 －0.143 0 2.5×10 kg·m/s 在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量
d3.00×10解析 取向左方向为正，两滑块速度v′1＝＝ m/s≈0.094 m/s，
Δt10.32－d－3.00×10
v′2＝＝ m/s≈－0.143 m/s.
Δt20.21烧断细线前m1v1＋m2v2＝0
烧断细线后m1v′1＋m2v′2＝(0.170×0.094－0.110×0.143) kg·m/s＝2.5×10 kg·m/s，在实验允许的误差范围内，m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2.
3．(2017·莆田一模)小明同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验．如图甲所示，长木板下垫着小木块以平衡两车的摩擦力；让小车P做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车Q相碰并粘合成一体，继续做匀速运动；在小车P后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz.
－4
－2
－2
－4
(1)某次实验测得纸带上各计数点的间距如图乙所示，A为运动的起点，则应选________段来计算小车P碰撞前的速度，应选________段来计算小车P和Q碰后的共同速度．(选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)
(2)测得小车P的质量m1＝0.4 kg，小车Q的质量m2＝0.2 kg，则碰前两小车的总动量大小为________________ kg·m/s，碰后两小车的总动量大小为________ kg·m/s.(计算结果保留三位有效数字)
(3)由本次实验获得的初步结论是________________．
答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)在误差允许范围内，系统动量守恒．
解析 (1)推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度． (2)由图乙可知，BC段的距离为BC＝10.50 cm＝0.105 0 m； DE段的距离DE＝6.95 cm＝0.069 5 m； 则碰前小车的速度为：vA＝
BC0.105 0
＝ m/s＝1.05 m/s， t0.02×5
碰前的总动量为：p＝mAvA＝0.4×1.05 kg·m/s＝0.420 kg·m/s； 碰后小车的共同速度为：v＝
DE0.069 5＝ m/s＝0.695 m/s， t0.02×5
碰后的动量为：p′＝(mA＋mB)v＝(0.4＋0.2)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s； (3)根据碰撞前后的动量关系可知在误差允许的范围内系统动量守恒． 4.(2017·百色二模)如图所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平
固定在离地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧，现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小取g，按下述步骤进行实验： ①用天平测出小球P和Q的质量分别为m1、m2； ②用刻度尺测出管口离地面的高度h；
③解除锁定记录两球在水平地面上的落点N、M； 根据该同学的实验，回答下列问题：
(1)除上述测量外，要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，还需要测量的物理量是________． A．弹簧的压缩量Δx
B．P、Q两球落地点M、N到对应管口的水平距离x1、x2 C．金属管的长度L
D．两球从弹出到落地的时间t1、t2
(2)根据测量物理量可得弹性势能的表达式________．
(3)如果满足关系式________，则说明弹射过程中轻弹簧和两金属球组成的系统动量守恒(用测得的物理量符号表示)．
m1gx1m2gx2答案 (1)B (2)＋ (3)m1x1＝m2x2
4h4h
2
2
1122
解析 (1)由题意可知，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，则由Ep＝m1v1＋m2v2即可求
22得弹性势能；故应测量小球的质量m1、m2以及通过初速度v1、v2，为了测量小球的速度，需要知道做平抛运动的水平位移，压缩量、金属管的长度以及时间和小球的直径均不需要测量；故B项正确，A、C、D三项错误． 1122
(2)由(1)可知：Ep＝m1v1＋m2v2
2212
由h＝gt可得平抛运动的时间为：t＝
2x1x2
v1＝，v2＝
tt
11m1gx1m2gx222
即为：Ep＝m1v1＋m2v2＝＋
224h4h
(3)根据动量守恒定律可知，两球碰前动量为零，碰后方向相反，设向左为正，则有： 0＝m1v1－m2v2
再根据水平方向x＝vt可得： m1x1＝m2x2
5.某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球(mA>mB)的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始
滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点．B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．
2
2
2h
，根据水平方向上的匀速直线运动规律可知：g
(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm；
(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？________(填选项号) A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比) E．测量水平槽面相对于O点的高度