第7章 实验8 验证动量守恒定律（word练习）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

课时精练(三十三)　验证动量守恒定律 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1.(2022·湖北十堰市二模)某学习小组利用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。挡板左侧从左到右依次固定复写纸、白纸，白纸上的O点与轨道末端的B点等高，入射小球1、被碰小球2的半径相同，质量分别为m1、m2(m1>m2)。主要实验步骤如下： ①将球1从斜槽上S处由静止释放，球1从轨道末端B飞出后打到挡板上，多次从S处由静止释放球1； ②将球2静置于B点，再将球1从S处由静止释放，两球碰撞后均打到挡板上，多次重复实验； ③确定落点的平均位置N、P、M(其中P点是未放球2时，球1落点的平均位置)，用毫米刻度尺测得ON、OP、OM的长度分别为h1、h2、h3。 (1)下列做法中，必须完成的是________。 A．轨道SA抹上润滑油 B．将轨道AB调成水平 C．挡板竖直固定 (2)用游标卡尺测量球1的直径d时，游标卡尺的示数如图乙所示，则d＝________mm。 (3)若在实验误差允许范围内满足等式________________________________(用相关物理量符号表示)，则两球在碰撞过程中动量守恒。 解析：　(1)每次球1都从同一位置由静止释放，球1每次和轨道的摩擦力都相同，到达B点的速度都相同，所以没有必要在轨道SA抹上润滑油，A错误；为了保证小球碰撞后都做平抛运动，必须将轨道AB调成水平，B正确；为了保证小球碰撞后做平抛运动的水平方向位移相同，挡板必须竖直固定，C正确。 (2)游标卡尺的示数即小球的直径为d＝20 mm＋6×0.1 mm＝20.6 mm。 (3)根据动量守恒定律知：需满足m1v0＝m1v1＋m2v2 根据平抛运动的规律得v0＝x ， v1＝x ，v2＝x 联立可得＝＋ 答案：　(1)BC　(2)20.6　(3)＝＋ 2.如图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sM、sP、sN。依据上述实验步骤，请回答下面问题： (1)两小球的质量m1、m2应满足m1________m2(选填“>”“＝”或“<”)； (2)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的________点，m2的落点是图中的________点； (3)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； (4)若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较________与________是否相等即可。 解析：　(1)为了防止入射球碰撞后反弹，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，故m1>m2。 (2)未发生碰撞，小球m1落在题图中的P点，由于m1>m2，当小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是题图中的M点，m2的落点是题图中的N点。 (3)设碰前小球m1的水平初速度为v1，当小球m1与m2发生碰撞后，小球m1落到M点，设其水平速度为v1′，m2的落点是N点，设其水平速度为v2′，斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得sM sin α＝gt2，sM cos α＝v1′t，解得v1′＝，同理可得v2′＝，v1＝，因此，只要满足m1v1＝m1v1′＋m2v2′，即m1＝m1＋m2。 (4)如果小球的碰撞为弹性碰撞，则满足m1v12＝m1v1′2＋m2v2′2 代入以上速度表达式可得m1sP＝m1sM＋m2sN 故验证m1sP和m1sM＋m2sN相等即可。 答案：　(1)>　(2)M　N　(3)m1＝m1＋m2　(4)m1sP　m1sM＋m2sN 3．某同学用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及固定在木板一端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片及弹片释放装置，释放弹片可将硬币以某一初速度弹出。已知一元硬币和五角硬币与长木板间的动摩擦因数相同，主要实验步骤如下： ①将一元硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去，硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的适当位置取一点O，测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离。再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复多次，取该距离的平均值记为x1，如图乙所示