第六章 实验8 验证动量守恒定律（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验8　验证动量守恒定律 1．(2021·广州广雅中学期中)用如图所示的装置来验证动量守恒定律．滑块在水平气垫导轨上运动时阻力不计，其上方挡光条到达光电门D(或E)时数字计时器开始计时；挡光条到达光电门C(或F)时数字计时器停止计时．实验主要步骤如下： a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB； b．给气垫导轨通气并调整使其水平； c．调节光电门，使其位置合适，测出光电门C、D间的水平距离L； d．A、B之间紧压一轻弹簧(与A、B不粘连)，并用细线拴住，如图所示静置于气垫导轨上； e．烧断细线，A、B将各自运动，弹簧恢复原长前A、B均未到达光电门，从计时器上分别读取A、B在两光电门之间运动的时间tA、tB. (1)实验中还应测量的物理量x是________________(用文字表达). (2)利用上述测量的数据，验证动量守恒定律的表达式是________________(用题中所给的字母表示). (3)利用上述数据还能测出烧断细线前弹簧的弹性势能Ep＝________________(用题中所给的字母表示). 答案：(1)光电门E、F间的水平距离 (2)mA－mB＝0 (3) mA 2 ＋ mB 2 解析：(1)(2)由于A、B原来静止，总动量为零，验证动量守恒定律的表达式为mA －mB＝0，所以还需要测量的物理量是光电门E、F间的水平距离． (3)弹簧恢复原长时，A滑块的速度为vA＝ ，B滑块的速度为vB＝ ，根据能量守恒定律得Ep＝ mA ＋ mB . 2．(2021·广东惠州三调)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使之做匀速运动，然后与原来静止在正前方的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速运动，装置如图(a)所示，在小车A的后面连着纸带，打点计时器所接电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木块以平衡摩擦力． 图(a) 图(b) (1)若打出的纸带如图(b)所示，并测得相邻两计数点的间距(已标在图上)，A点为运动的起点，则应选________段来计算小车A碰撞前的速度，应选________段来计算小车A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”). (2)已测得小车A(包括橡皮泥)的质量m1＝0.4 kg，小车B的质量m2＝0.2 kg，则碰前两小车的总动量大小为________ kg·m·s－1，碰后两小车的总动量大小为________ kg·m·s－1(计算结果均保留3位有效数字). 答案：(1)BC　DE　(2)0.420　0.417 解析：(1)根据题述推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在正前方的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动，可知碰撞后整体运动的速度一定小于碰撞前小车A运动的速度，所以应选BC段来计算小车A碰撞前的速度，应选DE段来计算小车A和B碰后的共同速度． (2)打点计时器所接电源频率为50 Hz，相邻两计时点之间的时间间隔T＝0.02 s，用BC段求小车A碰撞前的速度为v0＝ m/s＝1.050 m/s，用DE段求小车A和B碰后的共同速度v＝ m/s＝0.695 m/s，碰前两小车的总动量大小为p1＝m1v0＝0.4×1.050 kg·m·s－1＝0.420 kg·m·s－1，碰后两小车的总动量大小为p2＝(m1＋m2)v＝(0.4＋0.2)×0.695 kg·m·s－1＝0.417 kg·m·s－1. 3．某同学利用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下： ①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器，使其出口处切线与水平桌面相平； ②在一块长平木板表面先后钉上白纸和复写纸，使该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘．将小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放，a球碰到木板，在白纸上留下压痕P； ③将木板向右水平平移适当距离，再将小球a向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放，撞到木板上，在白纸上留下压痕P2； ④将半径相同的小球b放在桌面的右边缘，仍让小球a从步骤③中的释放点由静止释放，与b球相碰后，两球均撞在木板上，在白纸上留下压痕P1、P3. (1)下列说法正确的是________． A．小球a的质量一定要大于小球b的质量 B．弹簧发射器的内接触面及桌面一定要光滑 C．步骤②③中入射小球a的释放点位置一定相同 D．把小球轻放在桌面右边缘，观察小球是否滚动来检测桌面右边缘末端是否水平 (2)本实验必须测量的物理量有________． A．小球的半径r B．小球a、b的质量m1、m2 C．弹簧的压缩量x1，木板距离桌子边缘的距离x2 D．小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离h1、h2、h3 (3)用(2)中所测的物理量来验证两球碰撞过程中动量是否守恒，当满足关系式________