2020-2021学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册配套练习1.3科学验证：动量守恒定律实验练习（含解析）

1.3科学验证：动量守恒定律实验练习 一、实验题 1. 如图所示为某小组验证动量守恒的实验，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，弹簧压缩并锁定，在金属管两端各放置一个金属小球1和两球直径略小于管径且与弹簧不相连，现解除弹簧锁定，两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射，然后按下列步骤进行实验： 用天平测出两球质量、； 用刻度尺测出小球1的落点P到管口M的水平距离 用刻度尺测出两管口离地面的高度h； 回答下列问题： 还需要测量的一个物理量是__________； 利用上述测得的实验数据，验证动量守恒的表达式是________________________； 已知当地重力加速度为g，则解除弹簧锁定前，弹簧的的弹性势能是_____________________． 2. 如图甲所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，和为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为、，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下： 调节气垫导轨成水平状态； 轻推滑块A，测得A的遮光片通过光电门的遮光时间为； 与B相碰后，B和A的遮光片先后经过光电门的遮光时间分别为和． 回答下列问题： 用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为________mm； 实验中为保证A与B碰撞后A不反弹，选择_________；填“”或“”或“” 利用所测物理量的符号表示动量守恒成立的式子为：________________． 3. 碰撞一般分为弹性碰撞和非弹性碰撞，发生弹性碰弹时系统的动量守恒、机械能也守恒，发生非弹性碰撞时，系统动量守恒，但机械能不再守恒．为了判断碰撞的种类，某兴趣实验小组设计了如下实验． 按照如图所示的实验装置图，安装实物图． 用石蜡打磨轨道，使ABC段平整光滑，其中AB段是曲面，BC段是水平面，C端固定一重垂线． 是C的投影点，，在轨道上固定一挡板D，从贴紧挡板D处由静止释放质量为的小球1，小球1落在M点，用刻度尺测得M点与O点的距离为2l． 在C的末端放置一个大小与小球1相同的小球2，其质量为现仍从D处静止释放小球1，小球1与小球2发生正碰，小球2落在N点，小球1落在P点，测得OP为l，ON为3l． 根据实验步骤和上述实验数据，可以得出小球1与2的质量之比________． 若两小球均看成质点，以两球为系统，碰前系统初动能________，碰后系统末动能________用题目中字母H、、l和重力加速度g表示，则系统机械能________填“守恒”或“不守恒”，可以得出两球的碰撞是________碰撞． 4. 某学习小组用如图所示装置来研究碰撞中的动量守恒，其实验步骤如下： 将斜槽固定在桌面上，调节轨道的末端水平； 在一个平木板表面上依次铺上白纸和复写纸，用图钉固定，然后将该木板竖直贴紧槽口放置，让小球a从斜槽轨道上某一位置由静止开始滚下，撞到木板，在白纸上留下砸痕O； 将木板向右平移适当距离，使小球a从同一位置由静止释放，撞到木板，在白纸上留下砸痕； 把另一个半径相同、质量较小的小球b放在斜槽轨道出口处，让小球a仍从原位置由静止开始滚下，与b球相碰后，两球撞在木板上，在白纸上留下两个砸痕； 根据以上操作回答下列问题： 图中在木板白纸上留下的三个砸痕P、M、N中哪一个是被碰小球b撞击留下的：________填“P点”“M点”或“N点”。 本实验除了测量三个砸痕与O的距离OP、OM、ON以外，还需测量的物理量并写出相应的符号是________。 若用中所测得的物理量来表示两球碰撞过程动量守恒，其表达式为________。 5. 某同学在学习了动量守恒定律以后，设计了如下实验验证该定律：如图1所示，将导轨固定于水平桌面，并调节轨道末端水平，P为轨道末端在水平面的投影点。在轨道末端放置小球B，将光电门固定在B的左侧，将小球A从轨道一定高度的地方无初速释放。小球A在经过光电门时，恰好和小球B在轨道末端发生碰撞，碰撞以后A、B两球的落点分别为M、N。该同学所在地的重力加速度为，所有计算结果均保留两位有效数字 用螺旋测微器测量小球A的直径，如图2，小球A的直径________mm；若小球A经过光电门所用时间，小球A碰撞前的速度________ 经过测量得知小球A的质量，小球B的质量，桌面高度，，。某同学通过计算得到小球A的碰前动量为________，碰后动量为________，小球B的碰后动量为________，从而验证了该定律。 6. 为了验证动量守恒定律探究碰撞中的不变量，某同学选取了两个材质相同、体积不等的滑块A和，按下述步骤进行实验： 用天平称出两滑块的质量分别为、； 把一根足够长的平直轨道放置在水平桌面上，用细线悬挂滑块A，调节悬点O的位置，使得A静止时刚好与轨道接触但之间没有挤压，在悬点O正下方P点处固定一锋利刀片，同时紧