高考物理一輪復(fù)習(xí)-實(shí)驗(yàn)七-驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

1．(2021·廣西柳州模擬)某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)，如圖所示，其中圖甲中兩滑塊相互碰撞的端面上分別裝有彈性碰撞架，圖乙中兩滑塊的碰撞端分別裝有撞針和橡皮泥。(1)分別用甲、乙兩圖的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，碰撞時(shí)圖________所示的裝置動(dòng)能損失得較小。(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)使圖乙中A、B滑塊勻速相向滑動(dòng)并發(fā)生碰撞，測(cè)得碰撞前A、B的速度大小分別為vA＝2m/s，vB＝4m/s，碰后A、B以共同的速度v＝0.8m/s運(yùn)動(dòng)，方向與碰撞前A的運(yùn)動(dòng)方向相同，A、B的質(zhì)量分別用mA、mB表示，以碰撞前A的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則驗(yàn)證此過程中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為__________________________；若表達(dá)式成立，則mA∶m解析：(1)題圖乙中兩滑塊碰撞后會(huì)連成一體，動(dòng)能損失最大；圖甲所示的裝置動(dòng)能損失得較小。(2)由題意知，驗(yàn)證此過程中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為mAvA－mBvB＝(mA＋mB)v，若表達(dá)式成立，代入數(shù)據(jù)得2mA－4mB＝0.8(mA＋mB)，則有mA∶mB＝4∶1。答案：(1)甲(2)mAvA－mBvB＝(mA＋mB)v4∶12．(2021·安徽六安一中高三檢測(cè))某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲：在粗糙的長(zhǎng)木板上，小車A的前端裝上撞針，給小車A某一初速度，使之向左勻速運(yùn)動(dòng)，并與原來靜止在前方的小車B(后端粘有橡皮泥，橡皮泥質(zhì)量可忽略不計(jì))相碰并粘成一體，繼續(xù)勻速運(yùn)動(dòng)。在小車A后連著紙帶，紙帶穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz。(1)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的有________。A．實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證長(zhǎng)木板水平放置B．相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起C．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車D．先釋放拖動(dòng)紙帶的小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(2)紙帶記錄下碰撞前A車和碰撞后兩車運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示，則碰撞前A車運(yùn)動(dòng)速度大小為________m/s(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)，A、B兩車的質(zhì)量比值eq\f(mA,mB)等于________(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。解析：(1)為了保證小車勻速行駛，所以應(yīng)該平衡摩擦力，木板應(yīng)該傾斜放置，故A錯(cuò)誤；相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起，故B正確；為了打點(diǎn)穩(wěn)定，應(yīng)先接通電源再讓小車運(yùn)動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤。(2)在碰撞前A車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即在相同的時(shí)間內(nèi)通過的位移相同，則vA＝eq\f(0.012,0.02)m/s＝0.6m/s，碰后小車的速度為v＝eq\f(0.008,0.02)m/s＝0.4m/s，由動(dòng)量守恒定律得mAvA＝(mA＋mB)v，所以eq\f(mA,mB)＝2。答案：(1)BC(2)0.623．(2021·四川成都高三聯(lián)考)某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，同時(shí)測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，兩滑塊A、B上各固定一相同窄片。部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ.用螺旋測(cè)微器測(cè)量窄片的寬度d；Ⅱ.將氣墊導(dǎo)軌調(diào)成水平；Ⅲ.將A、B用細(xì)線綁住，在A、B間放入一個(gè)被壓縮的輕小彈簧；Ⅳ.燒斷細(xì)線，記錄A、B上的窄片分別通過光電門C、D的擋光時(shí)間t1、t2。(1)若測(cè)量窄片的寬度d時(shí)，螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖乙所示，則d＝________mm。(2)實(shí)驗(yàn)中，還應(yīng)測(cè)量的物理量是________。A．滑塊A的質(zhì)量m1以及滑塊B的質(zhì)量m2B．燒斷細(xì)線后滑塊A、B運(yùn)動(dòng)到光電門C、D的時(shí)間tA、tBC．燒斷細(xì)線后滑塊A、B運(yùn)動(dòng)到光電門C、D的路程x1、x2(3)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是________________；燒斷細(xì)線前彈簧的彈性勢(shì)能Ep＝________。(均用題中相關(guān)物理量的字母表示)解析：(1)螺旋測(cè)微器主尺的示數(shù)為4.5mm，可動(dòng)刻度的示數(shù)為0.01mm×30.0＝0.300mm，故d＝4.5mm＋0.300mm(2)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，需要測(cè)量滑塊A、B的質(zhì)量m1和m2，故選A。(3)根據(jù)動(dòng)量守恒定律有m1v1－m2v2＝0，其中v1＝eq\f(d,t1)、v2＝eq\f(d,t2)，可得eq\f(m1,t1)＝eq\f(m2,t2)。根據(jù)能量守恒定律可得，燒斷細(xì)線前彈簧的彈性勢(shì)能Ep＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))＝eq\f(d2,2)(eq\f(m1,teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))＋eq\f(m2,teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))))。答案：(1)4.800(2)A(3)eq\f(m1,t1)＝eq\f(m2,t2)eq\f(d2,2)(eq\f(m1,teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))＋eq\f(m2,teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))))4．(2021·江西新建二中高三測(cè)試)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球A、B的直徑d，其示數(shù)均如圖乙所示，則直徑d＝________mm，用天平測(cè)得球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2。(2)用兩條細(xì)線分別將球A、B懸掛于同一水平高度，且自然下垂時(shí)兩球恰好相切，球心位于同一水平線上。(3)將球A向左拉起使其懸線與豎直方向的夾角為α?xí)r由靜止釋放，與球B碰撞后，測(cè)得球A向左擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為θ1，球B向右擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為θ2。(4)若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為________________________；若碰撞是彈性碰撞，則還應(yīng)滿足的表達(dá)式為__________________________。(用測(cè)量的物理量表示)解析：(1)直徑d＝22mm＋0.1mm×0＝(4)設(shè)懸線長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度v＝eq\r(2gL（1－cosα）)，碰后A球的速度v1＝eq\r(2gL（1－cosθ1）)，碰后B球的速度v2＝eq\r(2gL（1－cosθ2）)，若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為m1v＝m2v2－m1v1，即m1eq\r(2gL（1－cosα）)＝m2eq\r(2gL（1－cosθ2）)－m1eq\r(2gL（1－cosθ1）)，即m1eq\r(1－cosα)＝m2eq\r(1－cosθ2)－m1eq\r(1－cosθ1)，化簡(jiǎn)后可得m1sineq\f(α,2)＝m2sineq\f(θ2,2)－m1sineq\f(θ1,2)。碰撞是彈性碰撞，則還應(yīng)滿足的表達(dá)式為eq\f(1,2)m1v2＝eq\f(1,2)m2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))＋eq\f(1,2)m1veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))，即eq\f(1,2)m1[eq\r(2gL（1－cosα）)]2＝eq\f(1,2)m2[eq\r(2gL（1－cosθ2）)]2＋eq\f(