内容正文:
押课标卷理综第23题
高考频度:★★★☆☆ 难易程度:★★☆☆☆
题号
考情分析
考查知识点
分值
预测知识点
第23题
验证动量守恒定律问题是高考中的一个常考的知识点。
高考以基本实验要求和基本实验方法为基础,考察学生对实验的理解。在教材原型实验的基础上,也经常考察利用气垫导轨,利用等长的悬线悬挂等大的小球,利用斜面上两个小车完全非弹性碰撞等多种变形实验的考察
验证动量守恒定律
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预计2021年高考新课标全国卷第23题会验证动能定理或者动量守恒的形式考察。
(2020·新课标全国Ⅰ卷)某同学用如图所示的实验装置验证动量定理,所用器材包括:气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下:
(1)开动气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时,可认为气垫导轨水平;
(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2;
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接,并让细线水平拉动滑块;
(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动,和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12;
(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中,如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力,拉力冲量的大小I=________,滑块动量改变量的大小Δp=________;(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)
(6)某次测量得到的一组数据为:d=1.000 cm,m1=1.50
10-2 kg,m2=0.400 kg,△t1=3.900
10-2 s,Δt2=1.270
10-2 s,t12=1.50 s,取g=9.80 m/s2。计算可得I=________N·s,Δp=____ kg·m·s-1;(结果均保留3位有效数字)
(7)定义
,本次实验δ=________%(保留1位有效数字)。
【答案】大约相等 m1gt12
0.221 0.212 4
【解析】(1)[1]当经过A,B两个光电门时间相等时,速度相等,此时由于阻力很小,可以认为导轨是水平的。
(5)[2]由I=Ft,知
[3] 由
知
(6)[4]代入数值知,冲量
[5]动量改变量
(7)[6]由定义公式
可得,本次实验
如图所示,用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量。实验时先让质量为
的入射小球从斜槽轨道上某一固定位置
由静止开始滚下,从轨道末端
点水平抛出,落到与轨道
点连接的倾角为
的斜面上,记下小球与斜面第一次碰撞留下的落点痕迹。再把质量为
的被碰小球放在斜槽轨道末端,让入射小球仍从位置
由静止滚下,与被碰小球碰撞后都落到斜面上,记下两小球与斜面第一次碰撞留下的落点痕迹。
、
、
为三个落点的位置(不考虑小球在斜面上的多次碰撞)。
(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量___________,间接地解决这个问题。
A. 小球开始释放的高度
B.斜面的倾角
C.
点与各落点的距离
、
、
(2)以下提供的测量工具中,本实验必须使用的是___________
A.刻度尺 B.天平 C.量角器 D.秒表
(3)关于本实验,下列说法正确的是___________
A.斜槽轨道必须光滑,且入射小球每次释放的初位置相同
B.斜槽轨道末端必须水平
C.为保证入射球碰后沿原方向运动,应满足入射球的质量等于被碰球的质量
(4)在实验误差允许范围内,若满足关系式___________,则可以认为两球碰撞前后总动量守恒。若该碰撞是弹性碰撞,还应满足的关系式为___________。(用
、
及(1)中所选择的测量物理量字母表示)、
【解析】解:(1)[1]小球离开斜槽后做平抛运动,设小球的位移大小为L,则有竖直方向
水平方向
Lcosθ= vt
解得
入射球碰撞前的速度
入射球碰撞后的速度
被碰球碰撞后的速度
由以上计算分析可知
,小球落在同一斜面上,只要测得O点与落点的距离L,即可用
代替小球碰撞前后的速度,C正确,故选C。
(2)[2]实验需要测量小球的质量,测量O点与小球各落点间的距离,因此测量质量需要天平,测量距离需要刻度尺,AB正确,故选AB。
(3)[3]A.只要小球从斜槽上同一位置由静止释放,即可使小球到达斜槽底端的速度相等,斜槽不必光滑,A错误;
B.为使小球离开斜槽后做平抛运动,斜槽轨道底端必须水平,B正确;
C.为使入射球碰后沿原方向运动,应满足入射球的质量m1大于被碰球的质量m2,C错误。
故选B。
(4)[4]在实验误差允许范围内,实验要验证的关系是
m1v0=