备考2018年高考物理一轮基础复习： 专题24 验证动量守恒定律

试卷更新日期：2017-12-12 类型：一轮复习

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一、单选题

  • 1.

    如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒．入射小球质量为m1 ， 被碰小球质量为m2 ， O点是小球抛出点在水平地面上的投影．实验时，先让入射小球m1多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置，并记下此位置距O点的距离；然后把被碰小球m2静置于水平轨道末端，再将入射小球m1从倾斜轨道上S位置静止释放，与小球m2相撞，多次重复此过程，并分别找到它们平均落点的位置距O点的距离．则下列说法正确的是（   ）

    A、实验中要求两小球半径相等，且满足m1＜m2 B、实验中要求倾斜轨道必须光滑 C、如果等式m1x2=m1x1+m2x3成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒 D、如果等式m1x3=m1x1+m2x2成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒

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二、多选题

  • 2.

    用如图装置做“探究碰撞中的不变量”实验，下列说法正确的是（   ）

    A、在实验前，必须把长木板的一端垫高，使A能拖着纸带匀速下行 B、A，B两辆小车的质量必须相等 C、A，B碰撞后必须保证A，B以共同速度一起运动 D、小车A必须从紧靠打点计时器的位置无初速度释放

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三、填空题

  • 3.

    在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B，测得的质量分别为m1和m2 ， 遮光板的宽度相同．实验中，用细线将两个滑块拉近使弹簧压缩，然后烧断细线，弹簧落下，两个滑块弹开，测得它们通过光电门的速率分别为υ1、υ2 ． 用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式；本实验选用气垫导轨根本目的是 ．

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  • 4.

    用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验：

    ①先测出可视为质点的两滑块A、B的质量分别为m、M及滑块与桌面间的动摩擦因数μ；

    ②用细线将滑块A、B连接，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态，滑块B恰好紧靠桌边；

    ③剪断细线，测出滑块B做平拋运动的水平位移x1 ， 滑块A沿水平桌面滑行距离为x2（未滑出桌面）；

    ④为验证动量守恒定律，写出还需测量的物理量及表示它们的字母；如果动量守恒，需要满足的关系式为 ．

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  • 5.

    用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O的距离： OM¯ =2.68cm， OP¯ =8.62cm， ON¯ =11.50cm，并知A、B两球的质量比为2：1，则未放B球时A球落地点是记录纸上的点，系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p′的百分误差 |P−P'|P =%（结果保留一位有效数字）．

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四、实验探究题

  • 6. 如图1所示，在做“碰撞中的动量守恒”实验中．

    (1)、下面是本实验部分测量仪器或工具，需要的是　        ．
    A、秒表 B、天平 C、刻度尺 D、弹簧秤
    (2)、完成本实验，下列必须要求的条件是　        　 ．
    A、斜槽轨道末端的切线必须水平 B、入射球和被碰球的质量必须相等 C、入射球和被碰球大小必须相同 D、入射球每次不必从轨道的同一位置由静止滚下
    (3)、某次实验中用游标卡尺测量小球的直径，如图2所示，该小球的直径为mm．
    (4)、某次实验中得出的落点情况如图3所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为 ．

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  • 7. 如图为实验室中验证动量守恒实验装置示意图

    (1)、若入射小球质量为m1 ， 半径为r1；被碰小球质量为m2 ， 半径为r2 ， 则　    
    A、m1＞m2r1＞r2 B、m1＞m2r1＜r2 C、m1＞m2r1=r2 D、m1＜m2r1=r2
    (2)、为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是　     　 ． （填下列对应的字母）
    A、直尺 B、游标卡尺 C、天平 D、弹簧秤 E、秒表
    (3)、设入射小球的质量为m1 ， 被碰小球的质量为m2 ， P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式（用m1、m2及图中字母表示）成立，即表示碰撞中动量守恒．
    (4)、在实验装置中，若斜槽轨道是光滑的，则可以利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒，这时需要测量的物理量有：小球释放初位置到斜槽末端的高度差h1；小球从斜槽末端做平抛运动的水平移s、竖直高度h2 ， 则所需验证的关系式为： ．

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  • 8.

    某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：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的装置如图（a）所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力．

    (1)、若已测得打点的纸带如图（b）所示，并测得各计数点的间距（已标在图上）．A为运动的起点，则应选段来计算A碰撞前的速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度（以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”）．

    (2)、已测得小车A的质量m1=0.4kg，小车B的质量m2=0.2kg，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）

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  • 9. 某同学设计了如图的实验装置验证动量守恒定律．具体设计步骤如下：

    A．用天平称出A、B两个小球的质量mA、mB；

    B．用细线将A、B连接，使A、B间的弹簧压缩（弹簧长度较小且不与小球拴接），放在桌面上的指定位置；

    C．剪断细线，两个小球在桌面上滑行后由两侧飞出桌边并落在地面上，记录小球落地点；

    D．测量相应物理量，记录数据并进行验证．

    (1)、关于上述实验需要注意的事项，下列说法正确的有　     
    A、桌面尽可能光滑 B、桌面不需要调节水平 C、两小球的密度要相同
    (2)、实验中需要用到的测量工具有：天平和
    (3)、实验中需要测量的物理量是（写出测量物理量的名称和字母）：

    A球质量mA、B球质量mB、

    (4)、上述测得的物理量，在实验误差允许的范围内，满足关系式 ， 即可验证动量守恒定律．

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  • 10.

    如图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：

    ①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2；

    ②安装实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面BC连接在斜槽末端；

    ③先不放小球m2 ， 让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P；

    ④将小球m2放在斜槽末端B处，仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置；

    ⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离．图中从M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B点的距离分别为SM、SP、SN ． 依据上述实验步骤，请回答下面问题：

    (1)、两小球的质量m1、m2应满足m1m2（填写“＞”、“=”或“＜”）；

    (2)、小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中点，m2的落点是图中点；

    (3)、用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式 ， 就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；

    (4)、若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较与是否相等即可．

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  • 11.

    气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮，从而基本消除掉摩擦力的影响，因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计时器配合使用能完成许多实验．现提供以下实验器材：（名称、图象、编号如图）．利用以上实验器材可以完成“验证动量守恒定律”的实验．为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m1v0=（m1+m2）v

    (1)、针对此原理，我们应选择的器材编号为：；

    (2)、在我们所选的器材中：器材对应原理中的m1（填写器材编号）．

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  • 12.

    某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图（a）所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．

    (1)、下面是实验的主要步骤：

    ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；

    ②向气垫导轨通入压缩空气；

    ③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；

    ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；

    ⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；

    ⑥先 ， 然后 ， 让滑块带动纸带一起运动；

    ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图（b）所示；

    ⑧测得滑块1的质量310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205g．试完善实验步骤⑥的内容．

    (2)、已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为kg•m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为kg•m/s（保留三位有效数字）．

    (3)、试说明（2）中两结果不完全相等的主要原因是 ．

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五、综合题

  • 13.

    用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直线夹角为α，A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角β处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点．

    (1)、图中S应是B球初始位置到的水平距离．

    (2)、为了验证两球碰撞过程动量守恒，应测得的物理量有S和 ． （用字母表示）

    (3)、用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量：PA= ． PA′= ． PB=0．PB′= ． （当地的重力加速度为g）

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