七、验证动量守恒定律 训练-2024届高考物理一轮复习力学实验

七、验证动量守恒定律——2024届一轮复习高考物理力学实验训练 1.某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。 测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为和()。将硬币甲放置在斜面上某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到的平均值分别为、、。 （1）在本实验中，甲选用的是____（填“一元”或“一角”）硬币； （2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为_____（设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）； （3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则_____（用和表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒； （4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因：____________。 2.用如图甲所示的装置验证“动量守恒定律”. 实验步骤如下： （1）用绳子将质量为和的小球A和B悬挂在天花板上，两绳长相等； （2）在两球之间放入少量炸药，引爆炸药，两球反方向摆起，用量角器记录两球偏离竖直方向的最大夹角分别为； （3）多次改变炸药的量，使得小球摆起的最大角度发生变化，记录多组值，以为纵轴，为横轴，绘制图像，如图乙所示. 回答下列问题 （1）若两球动量守恒，应满足的表达式为_______（用表示）. （2）图乙中图像的斜率为k，则两球的质量之比为_______. （3）若本次实验存在一定的误差，请分析可能的原因_______. 3.在实验室里验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置。 （1）若入射小球的质量为，半径为；被碰小球的质量为，半径为，则要求_______。 A. B. C. D. （2）设入射小球的质量为，被碰小球的质量为，则在用甲装置进行实验时，验证动量守恒定律的公式为________（用装置图中的字母表示）。 （3）若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必须有的是________。 A.毫米刻度尺 B.游标卡尺 C.天平 D.弹簧测力计 E.秒表 （4）在实验装置乙中，若小球和斜槽轨道非常光滑，则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒。这时需要测量的物理量有：小球由静止释放的初位置到斜槽末端的高度差，小球从斜槽末端水平飞出后做平抛运动到地面的水平位移s、竖直下落的高度。则所需要验证的关系式为________（不计空气阻力，用题中的字母符号表示）。 4.某实验小组的同学设计了如下方案来探究碰撞过程中的不变量。 a.按图示组装好实验器材，竖直木板固定在水平放置的固定的长木板上，弹簧一端固定在竖直木板上，另一端自由伸长时恰位于C点，长木板粗糙程度处处相同； b.推动木块A压缩弹簧到D点后，由静止释放木块A，记录木块A静止时的位置为E； c.将木块B放置在间的F点，推动木块A挤压轻弹簧到________后将木块A由静止释放，待A与弹簧脱离后撤去竖直木板和弹簧，碰撞后均静止时测量相关数据。 已知材质相同的木块的质量分别为，请回答下列问题： （1）下列关于本实验的说法正确的是_______。 A.长木板稍微倾斜可能不影响实验结果 B.时更容易得出结论 C.c中应将弹簧压缩到D点 （2）本实验需要测量的物理量有__________。 A.木块与长木板间的动摩擦因数μ B.间的距离 C.间的距离 D.A停止时到F点的距离 E.B停止时到F点的距离 （3）若已知，关系式__________（用所测物理量和已给物理量的符号表示）成立，则可说明碰撞过程中动量守恒。 5.某校同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律。水平气垫导轨上装有光电门C和光电门D，滑块放在导轨上，位置如图所示。滑块A的右侧装有弹簧片，滑块B的左侧也装有弹簧片，两滑块上方都固定有宽度相同的遮光片，光电门分别连接着光电计时器（未画出），可以记录遮光片通过光电门的时间。 实验步骤： A.测量滑块A（含弹簧片）的质量和滑块B（含弹簧片）的质量； B.测量滑块A的遮光片宽度和滑块B的遮光片宽度； C.给滑块A一个向右的瞬时冲量，观察A的运动情况和A与B相碰后各自的运动情况； D.记下与光电门C相连的光电计时器记录的时间：第一次时间为，第二次时间为； E.记下与光电门D相连的光电计时器记录的时间为。 实验记录如表： 100 g 300 g 1.0