1.4实验：验证动量守恒定律-2022-2023学年高二物理课后培优分级练（2019人教版选择性必修第一册）

1.4 实验：验证动量守恒定律 ( 课后培优练 级练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．某同学利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律。 （1）以下提供的实验器材中，本实验必须用到的是( ) A．刻度尺 B．打点计时器 C．天平 D．秒表 （2）调节A球下落的位置，让A球以一定的速度与静止的B球发生正碰，若碰后瞬间两球的动量正好相等，则两球的质量之比应满足的条件是_______。 （3）下列对本实验产生误差的原因表述正确的是( ) A．碰撞前瞬间A小球的速度方向、碰撞后瞬间A、B两小球的速度方向不在同一直线上 B．A小球沿倾斜轨道运动的过程中受到了摩擦力作用 C．通过测量轨道水平部分的高度，算出小球做平抛运动的时间 D．测量长度时的误差 2．某同学设计了一个用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。他设计的具体装置如图所示，在小车A后连着纸带，打点计时器的频率为50Hz，长木板下垫有小木片用来平衡摩擦力。 （1）若已得到的纸带如图所示并已测得计数点间的距离，A为运动起始的第一点，则应选___________段计算A的碰前的速度，应选___________段来计算A和B碰后的共同速度。（填“AB”或“BC”、“CD”或”DE”） （2）已测得的小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg由以上的测量可得：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。（结果保留3位有效数字） 3．如图所示为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验： ①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2； ②安装实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面BC连接在斜槽末端； ③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P； ④将小球m2放在斜槽末端B处，仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置； ⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离。图中M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B点的距离分别为lM、lP、lN。 依据上述实验步骤，请回答下面问题： （1）BC斜面的倾角________（选填“需要”或“不需要”）测出； （2）用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的； （3）某同学想用上述数据来验证碰撞前后机械能是否守恒，请写出需要验证的关系式：________。 4．某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中CQ是斜槽，QR为水平槽，二者平滑相接，调节实验装置，使小球放在QR上时恰能保持静止，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图甲中O是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点，P、M、N点到O点的距离分别为LOP、LOM、LON。若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP。米尺的零点与O点对齐。 （1）入射球A的质量和被碰球B的质量mB的关系是___________ （选填“>”“<”或“=”）。 （2）碰撞后B球的水平射程约为___________ cm。 （3）若系统动量守恒，则应有关系式___________。（用物理量的符号表示） 5．某物理兴趣小组利用如图所示的装置验证动量守恒定律。并进行如下的实验操作：组装好实验器材，将小球1由图中的挡板处静止释放，记录小球1在竖直挡板上的撞击点；将直径相等的小球2放在导轨的末端（小球1的质量大于小球2的质量），记录在竖直挡板上的水平投影点O；然后将小球1由挡板处静止释放，记录小球1、小球2在竖直挡板上的撞击点。回答下列问题： （1）小球1与小球2相碰后，两球撞在竖直挡板上得到痕迹，其中小球1碰后撞在木板上的___________（填“a”“b”或“c”）点。 （2）为了完成实验的验证，需要测量的物理量有___________。（填字母） A．小球的直径d              B．小球1、小球2的质量、 C．轨道末端与竖直挡板之间的距离x        D．依次测量出图中a、