作业16实验：验证动量守恒定律 -2021年高二物理暑假作业（人教版）

2021年高二物理暑假作业（人教版） 作业16实验：验证动量守恒定律 一、实验题 1．如图为“验证动能定理”的实验装置，用固定在小车上的拉力传感器记录小车受到拉力F的大小，在长木板上相距适当距离的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车通过A、B时的速率，要求拉力传感器的示数即为小车所受的合外力。 （1）为了完成实验，除了测量小车受到拉力的大小F、小车通过A、B时的速率vA和vB外，还需要测量_________和_________（写出物理量的名称和符号）；需要验证的物理关系式为_________。 （2）与本实验有关的下列说法正确的是_________ A．要调整长木板的倾斜角度，平衡小车受到的摩擦力 B．应先释放小车，再接通速度传感器的电源 C．改变所挂钩码的数量时，要使所挂钩码的质量远小于小车质量 D．该实验装置也可以用来验证牛顿第二定律 （3）某实验小组在处理实验数据中发现，拉力做的功要略小于小车动能的增量，但实验过程中数据的采集和计算都尽可能准确了，则引起该结果的原因有可能是______。 【答案】小车质量m 两速度传感器间的距离x AD 平衡摩擦力过度 【解析】(1)[1][2][3]需要验证的表达式为 故还需要测量小车质量m及两速度传感器间的距离x。 (2)[4] A．要求拉力传感器的示数即为小车所受的合外力，故需要平衡摩擦力。A正确； B．为了操作方便，应先接通速度传感器电源，再释放小车。B错误； C．因为拉力是用拉力传感器测量的，所以不需要钩码的质量远小于小车质量。C错误； D．该实验装置也可以用来验证牛顿第二定律，其加速度可以用速度位移公式求解。D正确。 故选AD。 (3)[5]拉力做功小于动能增量，说明还有其他力做了正功，其原因可能是平衡摩擦力过度。 2．某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。 (1)实验主要步骤如下： ①测量___________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路； ②将小车停在C点，___________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。 ③在小车中增加砝码，或___________，重复②的操作。 (2)表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量m之和，|v22-v12| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功。表格中ΔE3＝__________，W3＝___________.(结果保留三位有效数字)。 (3)根据表1，请在如图中的方格纸上作出ΔE－W图线______________。 【答案】小车、砝码 然后释放小车 减少砝码 0.600 0.610 【解析】 【解析】(1)①[1]测量小车、砝码和拉力传感器的总质量M1； ②[2]将小车停在C点，然后释放小车； ③[3]在小车中增加砝码，或减少砝码，重复②的操作。 (2)[4]由各组数据可见规律 ΔE＝ M（v22-v12） 可得 ΔE3＝0.600 [5]观察F－W数据规律可得数值上 W＝F/2＝0.610 (3)[6]在方格纸上作出ΔE－W图线如图所示 【点睛】 此题关键是能从给定的表格中获取相关的数据，从而总结出相应的规律；值得注意的是：钩码的重力不等于细线的拉力，同时学会分析实验数据从而得出规律。 3．某同学设计了一种测量物块与斜面间动摩擦因数和验证动能定理的实验装置，如图所示，将斜面固定在水平桌面边缘，在斜面上装有两个光电门1、2，绕过斜面顶端光滑定滑轮的细线一端连在装有遮光片的物块上，另一端吊着装有砂的砂桶，使物块静止在斜面上。通过调节定滑轮高度，使连接物块的细线与斜面平行；释放砂桶，物块沿斜面向上滑动，观察物块通过光电门1、2时光电计时器记录的遮光片的遮光时间，调整砂桶内砂的质量，直到物块上滑时通过两个光电门的遮光时间相等。 （1）已知斜面的高为h、长为L，测出物块和遮光片的总质量M、砂桶和砂的总质量m，则物块与斜面间的动摩擦因数 ________（用题中所涉及的物理量符号表示）。 （2）保持装置不变，在砂桶中增加质量为 的砂子，测出两光电门的距离为x、光电门的宽度为d，遮光片分别通过光电门1、2的时间为 、 ，重力加速度为g，则砂桶和砂下落过程中系统受到的合外力做功W=________，动能增加量 _____