实验针对训练8 验证动量守恒定律(Word练习)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)通用版

实验针对训练(八) 1．用如图所示的装置可以验证动量守恒定律。 (1)实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1________m2。(选填“大于”“等于”或“小于”) (2)图中O点是小球抛出点在地面上的投影。实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复本操作。接下来要完成的必要步骤是________。(填选项前的字母) A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放的高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别通过画最小的圆找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON (3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________[用(2)中测量的量表示]。 [解析]　(1)为防止碰撞后入射小球反弹，实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1大于m2。 (2)如果碰撞过程系统动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得m1v1＝m1v2＋m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得m1v1t＝m1v2t＋m2v3t，得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，所以实验需要测量：两球的质量、两球落点的水平位移，故选A、D、E。 (3)由(2)可知，实验需要验证的表达式为：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。 [答案]　(1)大于　(2)A、D、E　(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON 2．(2022·浙江1月选考)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。 (1)实验应进行的操作有______。 A．测量滑轨的长度 B．测量小车的长度和高度 C．碰撞前将滑轨调成水平 (2)下表是某次实验时测得的数据： A的质量/kg B的质量/kg 碰撞前A的速度大小/(m·s－1) 碰撞后A的速度大小/(m·s－1) 碰撞后B的速度大小/(m·s－1) 0.200 0.300 1.010 0.200 0.800 由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是______kg·m/s。(结果保留3位有效数字) [解析]　(1)碰撞前应将滑轨调成水平，确保系统所受合外力为零，保证碰撞过程中动量守恒，没有必要测量滑轨的长度和小车的长度、高度，故选项A、B均错误，选项C正确。 (2)由表中数据可知小车A的质量小于B的质量，则碰后小车A反向运动，以碰前小车A的运动方向为正方向，则可知碰后系统的总动量大小为p＝pB－pA＝0.200 kg·m/s。 [答案]　(1)C　(2)0.200 3．(2023·湖北武汉模拟)某同学用如图甲所示的装置验证碰撞中动量守恒。一根长为L的轻质不可伸缩细线一端拴住质量为mA的小钢球A，细线的另一端固定在悬点O，在最低点的前后放置一光电门，光电门前的水平面上放一质量为mB的金属物块B，物块的上表面中央固定一轻质的遮光片。现将小球向右拉至细线水平后静止释放，小球在最低点与物块碰撞后反弹上升，测出小球反弹上升时细线的最大偏角为θ，光电门记录的挡光时间为t，已知重力加速度为g。则 甲　　　　　　　　　　　乙　　　 (1)用20分度的游标卡尺测遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度d＝________ mm； (2)小球与物块的质量大小关系为mA________mB(选填“＞”“＝”或“＜”)； (3)验证小球与物块在碰撞过程中动量守恒的表达式为________。(用字母mA、mB、L、d、θ、t、g表示) [解析]　(1)主尺读数为4 mm，游标尺读数是6×0.05 mm＝0.30 mm，故最后读数4 mm＋0.30 mm＝4.30 mm。 (2)小钢球与金属物块碰后要求小球反弹，故mA＜mB。 (3)设小球在碰撞前、后的速度大小分别为v1、v2，由机械能守恒定律有mAgL＝mAv，mAgL(1－cos θ)＝mAv，碰后物块的速度v＝，由碰撞中动量守恒有mAv1＝mBv－mAv2，可得(1＋)mAt＝mBd。 [答案]　(1)4.30　(2)＜　(3)(1＋)mAt＝mBd 4．为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验： 步骤1：在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体。 步骤2：安装好实验装置如图甲，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段