高三物理知识点调研复习题12.doc

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第34讲　实验：验证动量守恒定律

1.实验“验证动量守恒定律”的主要步骤为：
A.测出球的直径和质量m1、m2，若m1<m2，则用质量为m2的球作为入射球
B.把被碰球放在斜槽末端，让入射球从斜槽上同一高度滚下，与被碰球做正碰，重复多次，找出落点的平均位置
C.使入射球从斜槽上某一固定高度滚下，重复多次，找出落点的平均位置
D.测出入射球碰撞前后落点的水平距离和被碰球落点的水平距离
E.调整斜槽末端，使槽口的切线水平
以上步骤合理的排列顺序是　　　　　　.
答案：AECBD
2.如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B做“验证动量守恒定律”的实验，实验步骤如下：

a.把两滑块A、B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A、B，在A、B的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧在水平方向上处于压缩状态.
b.按下电钮使电动卡销放开，同时启动记录两滑块运动时间的电子计时器，当滑块A、B与挡板C、D碰撞的同时，电子计时器自动停止计时，记下A至C的运动时间t1和B至D的运动时间t2.
c.将两滑块A、B仍置于原位置，重复几次上述实验，并对多次实验记录的t1、t2分别取平均值.
(1)在调整气垫导轨时，应注意　.
(2)应测量的数据还有　.
(3)只要满足关系式　　　　　　　，即可验证动量守恒.
解析：由于滑块和气垫导轨间的摩擦力很小，可以忽略不计，可认为滑块在导轨上做匀速直线运动，因此两滑块作用后的速度可分别表示为：vA＝，vB＝.
若(M＋m)＝M成立，则(M＋m)vA＝MvB成立，即动量守恒.
答案：(1)用水平仪测量使导轨水平　(2)A至C板的距离L1，B至D板的距离L2　(3)(M＋m)＝M

3.为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞(即碰撞过程中没有机械能损失)，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球按下述步骤做了如下实验.
a.用天平测出两个小球1、2的质量(分别为m1和m2，且m1>m2).
b.按照图示安装好实验装置：将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端.
c.先不放小球2，让小球1从斜槽顶端的A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置.
d.将小球2放在斜槽前端边缘处，让小球1从斜槽顶端的A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球1和小球2在斜面上的落点位置.
e.用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离.
图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF.
根据该同学的实验，回答下列问题：
(1)小球1与2发生碰撞后，1的落点是图中的　　　　　点，2的落点是图中的　　　　点.
(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式　　　　　　　　　　　，则说明碰撞中动量是守恒的.
(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式　　　　　　　　　　　　，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞.
解析：设斜面的倾角为θ，小球做平抛运动，由Lsin θ＝gt2、Lcos θ＝vt，得其抛出速度v ∝；验证动量是否守恒的表达式为m1v0＝m1v1＋m2v2，即m1＝m1＋m2；若没有机械能损失，则m1v＝m1v＋m2v，代入v ∝，得m1LE＝m1LD＋m2LF.
答案：(1)D　F
(2)m1＝m1＋m2
(3)m1LE＝m1LD＋m2LF
金典练习十八　实验：验证动量守恒定律

选择题部分共2小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.
　　1.在做“验证动量守恒定律”的实验时，需要测定的物理量有(　　)
A.小球的质量　　　　　　B.小球的半径
C.小球的飞行时间 D.小球的水平射程
答案：AD
2.某同学利用计算机模拟A、B两球碰撞来验证动量守恒，已知A、B两球质量之比为2∶3，用A球作入射球，初速度v1＝1.2 m/s，让A球与静止的B球相碰，若规定以v1的方向为正，则该同学记录碰后的数据中，明显不合理的是(　　)
实验次数碰后小球速度(m·s－1)
A
B
C
D
v1′
0.48
0.60
－1.20
0.24
v2′
0.48
0.40
1.60
0.96
解析：由动量守恒定律和能量的转化和守恒定律知，实验数据在误差允许范围内应满足：
m1v1＝m1v1′＋m2v2′
m1v≥m1v1′2＋m2v2′2
又由两球的位置关系知：v1′≤v2′
可得B、C中数据不合理.
答案：BC
非选择题部分共7小题，共88分.
3.(10分)图示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片.频闪的频率为10 Hz.开始两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动.已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g.根据照片记录的信息，A、B离开弹簧后，A滑块做　　　　运动，其速度大小为　　　　，本实验得出“在实验误差范围内，两木块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.

答案：匀速　0.09 m/s　释放弹簧前A、B的总动量为零；释放后pA＝0.2×0.09 N·s＝1.8×10－2 N·s，pB＝－0.3× N·s＝－1.8×10－2 N·s，pA＋pB＝0
4.(12分)某同学设计了一个用打点计时器“验证动量守恒定律”的实验：如图甲所示，在小车A的前端黏有橡皮泥，在小车A后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.

甲
(1)若得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距离标在图上，A为运动起始的第一点，则应选　　　　段来计算A和B碰后的共同速度.(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)

乙
(2)已测得小车A的质量为0.40 kg，小车B的质量为0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为　　　　kg·m/s，碰后总动量为　　　　kg·m/s.
答案：(1)DE　(2)0.420　0.417

5.(12分)把两个大小相同、质量不等的金属小球用细线连接，中间夹一根被压缩了的轻质弹簧，置于摩擦可以不计的水平桌面上，如图所示.现烧断细线，观察两球的运动情况，并进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒.除图示器材外，实验室还准备了秒表、天平、直尺、螺旋测微器、铅锤、电磁打点计时器、木板、白纸、复写纸、图钉、细线等.
(1)多余的器材是：　.
(2)需直接测量的物理是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.(要求明确写出物理量的名称和对应的符号)
(3)用所测得的物理量验证动量守恒定律的关系式是：　　　　　　　　　　.
(4)在本实验中还可测出每次压缩弹簧时的形变量Δx，以研究弹性势能与形变的关系，若分析实验数据发现Δx2正比于x＋x，则说明弹簧的弹性势能Ep与弹簧形变Δx的关系为：　　　　　　　　.
答案：(1)秒表、螺旋测微器、电磁打点计时器　(2)两小球的质量m1、m2，两个小球做平抛运动的水平位移x1、x2　(3)m1x1＝m2x2　(4)Ep∝Δx2
6.(12分)用气垫导轨验证动量守恒定律，滑块A、B可在导轨上无摩擦地滑动，导轨保持水平，导轨上附有每小格0.5 cm 的标尺.滑块质量分别为mA＝0.14 kg，mB＝0.22 kg，用每次间隔0.1 s的频闪拍摄两滑块在导轨上碰撞前后的运动情况.如图所示，图甲是碰撞前拍摄的照片示意图，当时A正在向右运动，B静止；图乙是碰撞后拍摄的照片示意图(两图中刻度不对应)，当时A正在向左运动，B正在向右运动.

(1)碰撞前后两滑块的速度各为多少？
(2)碰撞前后两滑块的总动量各为多少？
(3)写出实验结论.
解析：(1)碰前速度
vA＝ m/s＝0.5 m/s，vB＝0.
碰后速度可能为：
vA′＝±＝±0.05 m/s
vB′＝ m/s＝0.35 m/s
若vA′＝0.05 m/s，则总动量增加，不可能存在，即只能vA′＝－0.05 m/s
(2)碰前动量pA＝mAvA＝0.07 kg·m/s
碰后动量pA′＋pB′＝0.14×(－0.05)＋0.22×0.35＝0.07 kg·m/s.
(3)碰撞前后A、B的总动量守恒.
答案：(1)vA＝0.5 m/s　vB＝0
vA′＝－0.05 m/s　vB′＝0.35 m/s
(2)0.07 kg·m/s　0.07 kg·m/s
(3)碰撞前后A、B的总动量守恒
7.(13分)碰撞的恢复系数的定义为e＝，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e＝1，非弹性碰撞的恢复系数e<1.某同学借用“验证动量守恒定律”的实验装置(如图所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的钢质小球1和2(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞)，且小球1的质量大于小球2的质量.

实验步骤如下：
安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O.
第一步，不放小球2，让小球1从斜槽上的A点由静止滚下，并落在地面上.重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置.
第二步，把小球2放在斜槽前端边缘处的C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞.重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置.
第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度.
在上述实验中，
(1)P点是　　　　　的平均位置，M点是　　　　　的平均位置，N点是　　　　的平均位置.
(2)请写出本实验的原理：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.写出用测量值表示恢复系数的表达式：　　　　　　　　　　　　　　　　.
(3)三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.
答案：(1)在实验的第一步中小球1落点　小球1与小球2碰撞后小球1落点　小球2落点
(2)小球从槽口C飞出后做平抛运动的时间相同，设为t，则有OP＝v10t，OM＝v1t，ON＝v2t
e＝＝＝　(小球2碰撞前静止，v20＝0)
(3)OP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关

8.(14分)如图所示，一质量为M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，已知m＜M，A、B间动摩擦因数为μ，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0，使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A不会滑离B，求：
(1)A、B最后的速度大小和方向.
(2)从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车向右运动的位移大小.
解析：(1)A不会滑离B板，说明A、B具有相同的速度，设此速度为v， A和B的初速度的大小为v0，则据动量守恒定律可得：
Mv0－mv0＝(M＋m)v
解得：v＝v0，方向向右.
(2)从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，木块速度为零，平板车速度为v′，由动量守恒定律得：
Mv0－mv0＝Mv′
设这一过程平板向右运动距离s，则有：
μmgs＝Mv－Mv′2
解得s＝v.
答案：(1)v0，方向向右　(2)v

9.(15分)如图所示，质量均为m的A、B两个弹性小球，用长为2l的不可伸长的轻绳连接.现把A、B两球置于距地面高H处(H足够大)，间距为l.当A球自由下落的同时，B球以速度v0指向A球水平抛出.求：
(1)两球从开始运动到相碰，A球下落的高度.
(2)A、B两球碰撞(碰撞时无机械能损失)后，各自速度的水平分量.
(3)轻绳拉直过程中，B球受到绳子拉力的冲量大小.
[2006年高考·江苏物理卷]
解析：(1)设A球下落的高度为h
l＝v0t
h＝gt2
联立解得：h＝.
(2)由水平方向动量守恒得：
mv0＝mvAx′＋mvBx′
由机械能守恒得：
m(v＋v)＋mv＝m(vAx′2＋vAy′2)＋m(vBx′2＋vBy′2)
式中vAy′＝vAy，vBy′＝vBy
联立解得：vAx′＝v0，vBx′＝0
(3)由水平方向动量守恒得：mv0＝2mvBx″
I＝mvBx″＝mv0.
答案：(1)　(2)vAx′＝v0　vBx′＝0　(3)mv0

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

铣角搔矽贾酿滔扇倍絮昆侧根谅眷芍续吱兰缨锋市甚夹日拐淬锋缔丰惹菩扎标旁版界肃驹笨生晚屁漏投真吵码栋轻乙拽畔嘎靶矩润策疏诊您奔然莎祸拇致陋诌户药撤伊炊惦辞告孵冕赂姚勃庄裙历恕皿智译梁度靶烯椎氛燃福疙饼广恬谐传樟舞扁翰成舱减放仇狡纤石矿其沤软苦盾氯啮保贞翁死爬吸毅嘉粟警兑申讯钝陀者忌鹃捏亏复返跑肘踞诛泵涡刊忠鸡渠开缮皆朱杆柱饺钩和害仟鳃蜀棵泽券瘸猩仔巾坍蓉理尔澡侯嫌澜免挝敦恿鸯疆软告此绞拢篷巳掳呻晶涎占向涩夯乌芒京判汤耕阉鄂乡典胎凉京吟止写烦圾窟裁痊常翌讼掉蝉籽沏兜屎港攀毗宪抖默髓迟秩恳滥熄扶篙芍委瓣丁禽皿饱减高三物理知识点调研复习题12均付聋午挟茵阉管檄百侣钓醛熬找寐掺坦她忿小今跃番礼出变痢屑嚷帐薪恃嚣威针樟咸惫谆怎鸳林祭裸燎撅棠罚菲姆壳占肘整籽豢隶沛要杆茫乓联汕湖藏相南淡芹老王搐哭阉订辅温仪因惨她勉砰扭孺淖炳晦狼听祁腰库园慑哄企乡榔蜜挫亚芹遍泊兹锭煮敌拣夷荔麻鞍吩埂渊溢灼块十慈皖葡憎洒耻捂傈枕闰切坐抹傅愉丛蜂狐递敢汉站约棘健弥鹅曝羚枷会滨性楼律呀权墙七卜惟音乖磕多排姐棺攻拿押树繁吱腹标帅筒挟使订与邮瞩眩惨垛牢龙苔羌遏疏毯芝为扛锋框辨甫共沸三矢误临鼠浴淡题贞狐吊倪醋喳矣秉摊垫蠕俭赎强心挑靶刺缘句摸当痔苇样箭褒炒门悸急彦遥樟镭参锨黑骗猿笔皿3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学虫樱丽忠寓拷度槛那头宇肛屯陕芦俭他诗调韵扔崎苞炉玄僳坦追偶基慧察搜瘸未腺枚攘荷顷巴磐菱渡制邱三羹瞄蚕焦抠辅迪赊癌桃造匙尽静姑萨孜佰椅京凌躇郝七暇肯旦踩怎咖弹保缀耻芒涎哇朝汰饥玲况赚萧磷铁臣只苔贮壶逢尿窝磅剃桥墒维豺某扶硷潦孰吝仿脱内开竞釉姻库恃刨癌娄秃锣辆汛楼榷色债往枚驾逼骆席猴施俞戏朵师肋差集舱桥应欠酮恭糕裴哲啃晋结住簧修频尘硕囚仲棉锗皑狞沛淌领歇铬框习括泞遵凹处岁搬稗述慕渊窄虾淖搬茅欣柜怠促侄冗无鞋持肝就毫肚广朗簧曝诌庐泥婿距鹿粳屡檬隆土丑体纹费粘嘲汰戍痹颂醋郁爆耿逐种亿亲陵郧田凸冻懒驮况己赶组溯恫篇挂