第四节 实验：验证动量守恒定律-2021-2022学年高中物理同步课时分层训练（人教版选择性必修第一册 ）

第四节 实验：验证动量守恒定律 【基础过关】 1．(2020-2021学年临沭名校月考)如图所示，M、N和P为“验证动量守恒定律”实验中小球的落点．已知入射球质量为m1，被碰球质量为m2，如果碰撞中动量守恒，则有(　　) A．m1·(－)＝m2· B．m1·(－)＝m2· C．m1·(＋)＝m2· D．m1·＝m2·(＋) 【解析】 不放被碰小球时，落点为P，则水平位移为OP；放上被碰小球后小球a、b的落地点依次是图中水平面上的M点和N点，则水平位移为OM和O′N；碰撞过程中，如果水平方向动量守恒，由动量守恒定律得m1v1＝m1v1′＋m2v2，小球做平抛运动时抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，两边同时乘以时间t，m1v1t＝m1v1′t＋m2v2t，得m1＝m1＋m2；变形可得：m1·(－)＝m2·.故B正确，A、C、D错误．故选B。 【答案】 B 2．(2020-2021学年山东省高密一中高二(下)检测)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、数字毫秒计配合使用能完成许多实验。 现提供以下实验器材：(名称、图像、编号如图所示) 利用以上实验器材还可以完成“探究一维碰撞中的守恒量”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)。 【解析】 该实验的原理为m1v0＝(m1＋m2)v，两个物体最终粘在一起，一起运动，通过光电门可以测量速度的大小，所以应选择的器材为A、B、C。因为m1应该是先运动的滑块，不是静止的滑块，所以对应的器材是B。 【答案】 (1)ABC　(2)B 3．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：如图甲，长木板的一端垫有小木块，可以调节木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，推动小车使之做匀速运动，然后与原来静止在前方静止的小车相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。电磁打点计时器所用电源频率为。 (1)若已测得打点的纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距（已标在图上）。为运动的起点，则应选_________段来计算碰撞前的速度，应选______段来计算和碰后的共同速度（以上两空选填“”“ ”“ ”或“” 。 (2)已测得小车的质量，小车的质量，则碰前两小车的总动量大小为____，碰后两小车的总动量大小为______。（计算结果保留三位有效数字） 【解析】 (1)[1][2] 推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度。 (2)[3] [4]碰前小车的速度为 碰前的总动量为 碰后小车的共同速度为 碰后的动量为 【答案】 BC DE 0.685 0.684 4．(2020-2021学年江苏省扬州中学高二 (下)学期检测)在探究碰撞中的不变量实验中，利用如图所示的气垫导轨通过闪光照相进行这一实验。 某次实验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图所示。 已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80 cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的____时刻，如果碰撞前后质量与速度乘积之和保持不变，则A、B两滑块质量之比mA∶mB＝____。 【解析】 由题图可知，前三次曝光的时间间隔内物块A的位移相同，两物块不可能相碰，又由于物块B开始时静止，而碰后物块B一定向右运动，因物块B静止在60 cm的位置，所以两物块碰撞一定发生在2T末，设碰前物块A的速度大小为v，则碰后物块A的速度大小为，由题图可知碰后B的速度大小为v，假设取向右的方向为正，则碰前的质量与速度乘积的和为mAv，碰后的质量与速度乘积的和为－mA＋mBv，因为碰撞前后质量与速度乘积的和保持不变，则整理可得mA∶mB＝2∶3。 【答案】 2.5T 2∶3 5．(2020-2021学年铜仁市思南中学高二(下)期中)某学习小组为了验证碰撞中的动量守恒，设计了如下方案：如图所示，斜面与水平桌面平滑连接，先將质量为M的滑块A从斜面上某位置由静止释放，测量出滑块在水平桌面滑行的距离；接着将质量