2024-2025年新教材高中物理第一章動量守恒定律4實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)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(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律1．(10分)氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)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(yàn)器材，氣墊導(dǎo)軌和光電門、數(shù)字毫秒計(jì)協(xié)作運(yùn)用能完成很多試驗(yàn)。現(xiàn)供應(yīng)以下試驗(yàn)器材：(名稱、圖像、編號如圖所示)利用以上試驗(yàn)器材還可以完成“通過證明mv0＝(m1＋m2)v來得到滑塊碰撞時(shí)的動量守恒”的試驗(yàn)。為完成此試驗(yàn)。(1)針對試驗(yàn)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(yàn)的原理為m1v0＝(m1＋m2)v，兩個(gè)物體最終粘在一起，一起運(yùn)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?yàn)閙1應(yīng)當(dāng)是先運(yùn)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(yáng)州中學(xué)高二下學(xué)期檢測)在探究碰撞中動量守恒試驗(yàn)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(yàn)。某次試驗(yàn)時(shí)碰撞前B滑塊靜止，A滑塊勻速向B滑塊運(yùn)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(shí)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(shí)，滑塊A恰好位于x＝10cm處。若A、B兩滑塊的碰撞時(shí)間及閃光持續(xù)的時(shí)間極短，均可忽視不計(jì)，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的__2.5T__時(shí)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(shí)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(shí)靜止，而碰后物塊B肯定向右運(yùn)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?yàn)檎?，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?yàn)榕鲎睬昂髣恿渴睾悖瑒t整理可得mA∶mB＝2∶3。3．(15分)某同學(xué)用如圖所示裝置來“驗(yàn)證動量守恒定律”，試驗(yàn)時(shí)先讓小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)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(diǎn)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。回答下列問題：(1)在安裝試驗(yàn)器材時(shí)，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(yàn)中，驗(yàn)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(yùn)動，在安裝試驗(yàn)器材時(shí)斜槽的末端應(yīng)保持水平，才能使小球做平拋運(yùn)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(gè)小球的碰撞是對心碰撞，兩個(gè)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(yùn)動，由題圖所示可知，未放被碰小球時(shí)小球a的落地點(diǎn)為B點(diǎn)，碰撞后a、b的落地點(diǎn)分別為A、C點(diǎn)，小球在空中的運(yùn)動時(shí)間t相等，假如碰撞過程動量不變，則有：mav0＝mava＋mbvb，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得mav0t＝mavat＋mbvbt，ma·OB＝ma·OA＋mb·OC。4．(20分)(2024·廣東省試驗(yàn)中學(xué)高二下學(xué)期期中)為了驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(gè)小球的質(zhì)量分別為ma和mb，用刻度尺測量白紙上O點(diǎn)到M、P、N三點(diǎn)的距離分別為yM、yP和yN。依據(jù)上述試驗(yàn)，請回答下列問題：(1)為了減小試驗(yàn)誤差，選擇入射球ma、被碰球mb時(shí)，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(yàn)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(diǎn)。(4)用本試驗(yàn)中所測得的物理量來驗(yàn)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(shí)，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(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差，因?yàn)橹灰ＷC小球從靜止釋放到達(dá)最低點(diǎn)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(diǎn)。(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(yùn)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