專項08驗證動量守恒定律(原卷版)

2021屆高考物理實驗專項突破-一驗證動量守恒定律1.（2020?全國高三課時練習）某同學頻閃照相和氣墊導軌驗證動量守恒定律，現(xiàn)用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為300g和200g,接著安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平.然后向氣墊導軌通入壓縮空氣，再把4、4兩滑塊放到導軌上，分別給它們初速度，同時開始閃光照相，閃光的時間間隔設定為A/nO.Zs.如圖所示是閃光4次拍攝得到的照片，其間4、B兩滑塊均在0~80cm刻度范圍內(nèi).第一次閃光時，滑塊8恰好通過尸55cm處，滑塊A恰好通過尸70cm,碰撞后滑塊A靜止.關(guān)于該實驗，下列判斷正確的是.A.兩滑塊的碰撞發(fā)生在第一次閃光后0.1sB.碰撞前A的速度大小是0.5nVsC.碰撞前8的速度大小是l.Om/sD.實驗結(jié)果表明，碰撞前后系統(tǒng)動量守恒（2021?全國高三專題練習）利用圖（a）所示的裝置驗證動量守恒定律.在圖（a）中，氣墊導軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時器（圖中未畫出）的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器（未完全畫出）可以記錄遮光片通過光電門的時間.實驗測得滑塊A質(zhì)量m尸0.310kg,滑塊B的質(zhì)量m2=0.108kg,遮光片的寬度d=l.00cm；打點計時器所用的交流電的頻率為f=5（）Hz.將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰；碰后?光電計時器顯示的時間為3.500〃?S,碰撞■前后打出的紙帶如圖（b）所示.若實驗允許的相對誤差絕對值（碰撞前后總動量之差

部前總動量1()0%)最大為5若實驗允許的相對誤差絕對值（碰撞前后總動量之差

部前總動量1()0%)最大為5本實驗是否在誤差范圍內(nèi)（2021?全國高三專題練習）氣墊導軌是一種現(xiàn)代化的力學實驗儀器。它利用小型氣源將壓縮空氣送入導軌內(nèi)腔，空氣再由導軌表面上的小孔中噴出，在導軌表面與滑行器內(nèi)表面之間形成很薄的氣墊層?；衅骶透≡跉鈮|層上，與導軌平面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無阻力的直線運動，極大地減小了以往在力學實驗中由于摩擦力引起的誤差。某實驗小組現(xiàn)在利用氣墊導軌裝置結(jié)合頻閃照相的方法進行“探究碰撞中的不變量''這?實驗。（1）實驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失很小和很大等各種情況，若要求碰撞時動能損失最大應選圖中的（填“甲”或"乙”）、若要求碰撞動能損失最小則應選圖中的o（填“甲”或“乙”）（甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥）（2）某次實驗時碰撞前4滑塊靜止，A滑塊勻速向"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丁，在這4次閃光的過程中，人、8兩滑塊均在0~80cm的范圍內(nèi)，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于戶10cm處。若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短，均可忽略不計，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的時刻（用字母7表示），4、8兩滑塊質(zhì)量比〃?a：mn=。（2021?全國高三專題練習）用半徑均為,?的小球1和小球2碰撞來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖甲所示，斜槽與水平槽圓滑連接。安裝固定好實驗裝置，豎直擋板上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，用夾子固定，小球球心與。點位置等高，實驗步驟如下：步驟1：不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在豎直擋板上。重復多次，確定小球落點的平均位置P;步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置8,讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞。重復多次，確定碰撞后兩小球落點的平均位置M、N；步驟3：用亳米刻度尺測得。點與M、P、N三點的豎直方向的距離分別為加、力2、自。（1）兩小球的直徑用螺旋測微器核準相等，測量結(jié)果如圖乙，則兩小球的直徑均為mm。（2）設球1和球2的質(zhì)量分別為如、"⑵若滿足，則說明碰撞過程動量守恒，若還滿足,則說明兩球發(fā)生的碰撞為彈性碰撞。（用“刀、機2、加、h2.加表示）（2020?全國高三課時練習）某實驗小組在進行“探究碰撞中的不變量”的實驗入射小球與被碰小球半徑相同.（1）實驗裝置如圖甲所示先不放8小球，使A小球從斜槽上某一固定點C（圖中未畫出）由靜止?jié)L下，落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡，再把B小球靜置于水平槽前端邊緣處，讓A小球仍從C處由靜止?jié)L下，A小球和8小球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自落點的痕跡.如圖乙所示，記錄紙上的。點是重錘所指的位置，M、P、N分別為落點的痕跡.未放4小球時，A小球落地點是記錄紙上的點.甲乙（2）實驗中可以將表達式町匕二町玨'+嗎網(wǎng)轉(zhuǎn)化為〃2=叫《+%月來進行驗證，其中4、s；、門為小球做平拋運動的水平位移，可以進行這種轉(zhuǎn)化的依據(jù)是.（請你選擇一個最合適的答案）A.小球飛出后的加速度相同B.小球飛出后，水平方向的速度相同C.小球在空中水平方向都做勻速直線運動，水平位移與時間成正比D.小球在空中水平方向都做勻速直線運動，乂因為從同高度平拋運動時間相同所以水平位移與初速度成正比。（2019?河北石家莊市?辛集中學）在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖甲、乙兩種裝置：（1）若入射小球質(zhì)量為見，半徑為弓；被碰小球質(zhì)量為機2,半徑為弓,則要求A.叫>m2r}>r2B.m、>m2f\<C碼>m2r1=r2D.m、<nt24=0（2）設入射小球的質(zhì)量為犯，被碰小球的質(zhì)量為，〃2,則在用甲裝置實驗時，驗證動量守恒定律的公式為（用裝置圖中的字母表示）（3）若采用乙裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中必須有的是A.亳米刻度尺B.游標卡尺C.天平D彈簧秤E.秒表（4）在實驗裝置乙中，若小球和斜槽軌道非常光滑，則可以利用一個小球驗證小球在斜槽上下滑過程中的機械能守恒.這時需要測量的物理量有：小球靜止釋放的初位置到斜槽末端的高度差4,小球從斜槽末端水平飛出后平拋運動到地面的水平位移5、豎直下落高度42?則所需驗證的關(guān)系式為.（不計空氣阻力，用題中的字母符號表示）（2019?全國高三課時練習）某同學設計了一個用打點計時器”探究碰撞中的不變量”的實驗：在小車A前端裝有橡皮泥，推動小車A使之勻速運動，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。他設計的裝置如下圖所示，在小車A的后面連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz。（I）木板的一端下邊墊著小木片用以。（2）在實驗中，需要的測量工具有.A.彈簧測力計B.亳米刻度尺C.天平D.螺旋測微器（3）己測得小車A（包括橡皮泥）的質(zhì)量為m產(chǎn)小310kg，小車B（包括撞針）的質(zhì)量為m2=0.205kg,由以上測量可得：（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）碰前兩車質(zhì)量與速度乘積之和為kg-m/s；碰后兩車質(zhì)量與速度乘積之和為kgm/s：（4）結(jié)論：o（2021?全國高三專題練習）某同學用圖甲所示裝置通過大小相同的A、B兩小球的碰撞來驗證動量守恒定律.圖中PQ是斜槽，實驗時先使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.重復上述操作10次，得到10個落點痕跡.再把B球放在水平槽末端，IkA球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡.重復這種操作10次.圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點.（1）安裝器材時要注意：固定在桌邊上的斜槽末端的切線要沿方向.（2）小球A的質(zhì)量,小與小球B的質(zhì)量加2應滿足的關(guān)系是皿m2（填或“=”）（3）某次實驗中，得出小球的落點情況如圖乙所示（單位：cm）,P、M、N分別是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落點的平均位置（把落點圈在內(nèi)的最小圓的圓心）.若本次實驗的數(shù)據(jù)很好地驗證了動量守恒定律，則入射小球和被碰小球的質(zhì)量之比如：〃?2.（2021?全國高三專題練習）如圖甲所示的裝置叫做阿特伍德機，是英國數(shù)學家和物理學家阿特伍德（GAtwood746-1807）創(chuàng)制的一和著名力學實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規(guī)律。某同學對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律和動量守恒定律，如圖乙所示。（已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間）（1）該同學用游標卡尺測量遮光片的寬度如圖丙所示，則“=mm；然后將質(zhì)量均為加（A的含擋光片和掛鉤、B的含掛鉤）的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，A置下桌面上處「靜止狀態(tài)，測量出擋光片中心到固定光電門中心的豎直距離兒（2）為了驗證動量守恒定律，該同學讓A在桌面上處丁靜止狀態(tài)，將乃從靜止位置豎直提升s后由自由下落，光電門記錄下?lián)豕馄瑩豕獾臅r間為加（B未接觸桌面），則驗證繩繃緊過程中系統(tǒng)治繩方向動量守恒定律的表達式為；如果該同學忘記將B下方的C取下（C的質(zhì)量也為〃?），光電門記錄擋光片擋光的時間為