2022届高考物理一轮复习实验抢分专练(八) 验证动量守恒定律(含解析)

实验抢分专练(八)　验证动量守恒定律 1．(2021·日照模拟)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使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。 (1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)。A为运动的起点，则应选__________(选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)段来计算A碰前的速度。 (2)已测得小车A的质量m1＝0.2 kg，小车B的质量m2＝0.1 kg，则碰前两小车的总动量为____________kg·m/s，碰后两小车的总动量为__________kg·m/s。 2．某同学用图1所示的“碰撞实验器”验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC为水平槽。 (1)实验中通过仅测量小球做平抛运动的____________(选填“水平位移”或“竖直位移”)，可间接得到小球碰撞前后的速度关系。 (2)实验时先使入射球m1从斜槽上某一固定位置S多次由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，从而确定P点的位置。再把被碰球m2放在水平槽末端，让球m1仍从位置S多次由静止开始滚下，跟球m2碰撞后，两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，从而确定M、N点的位置。其中确定P点位置的多次落点痕迹如图2所示，刻度尺的零点与O点对齐，则OP＝__________cm。 (3)经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，M、N距O点的距离如图3所示。请通过计算说明本次实验中两小球碰撞前后的动量是否守恒。 3．某实验小组利用如图1所示的实验装置验证动量守恒定律。实验的主要步骤如下： (1)用游标卡尺测量小球A、B的直径d，其示数均如图2所示，则直径d＝__________mm，用天平测得球A、B的质量分别为m1、m2。 (2)用两条细线分别将球A、B悬挂于同一水平高度，且自然下垂时两球恰好相切，球心位于同一水平线上。 (3)将球A向左拉起使其悬线与竖直方向的夹角为α时由静止释放，与球B碰撞后，测得球A向左摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为θ1，球B向右摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为θ2。 (4)若两球碰撞前后的动量守恒，则其表达式为__________；若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的表达式为__________。(用测量的物理量表示) 4．如图是用气垫导轨验证动量守恒定律的实验装置，滑块1的质量m1＝0.20 kg，滑块2的右端面固定一小块橡皮泥，其总质量m2＝0.10 kg。两滑块上均装有宽度d＝0.50 cm的遮光条，在两滑块间合适位置装有光电门1，在滑块2左侧适当位置装有光电门2。将滑块1置于导轨右端，然后用橡皮锤水平敲击滑块1，滑块1经过光电门1，光电计时器显示的时间为0.050 s，滑块1与滑块2碰撞后粘在一起，碰撞后滑块2与滑块1先后经过光电门2，光电计时器先后显示的时间分别为0.068 s和0.065 s。请回答下列问题： (1)对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为__________kg·m/s，碰撞后系统的总动量为__________kg·m/s。(计算结果均保留两位有效数字) (2)由(1)中计算结果可以看出，碰撞前后系统的总动量并不完全相等，你认为产生这一差异的原因是_________________________。 【加固训练】 某同学设计了验证动量守恒定律的实验。所用器材：固定有光电门的长木板、数字计时器、一端带有遮光片的滑块A(总质量为M)、粘有橡皮泥的滑块B(总质量为m)等。将长木板水平放置，遮光片宽度为d(d很小)，重力加速度为g，用相应的已知物理量符号回答下列问题： (1)如图(a)所示，使A具有某一初速度，记录下遮光片经过光电门的时间t和A停止滑动时遮光片与光电门的距离L，则A经过光电门时的速度可表示为v＝__________，A与木板间的动摩擦因数μ＝__________。 (2)如图(b)所示，仍使A具有某一初速度，并与静止在正前方的B发生碰撞(碰撞时间极短)，撞后粘在一起继续滑行。该同学记录了遮光片经过光电门的时间t0，A、B撞前B左端距光电门的距离s1，以及A、B撞后它们一起滑行的距离s2，若A 、B材料相同，它们与木板间的动摩擦因数用字母μ表示，如需验证A、B系统碰撞时满足动量守恒定律，只需验证__________________成立即可。 答案解析 1．(2021·日照模拟)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使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合