2024届高考物理一轮复习重点突破训练 专题70实验：验证动量守恒定律

专题70实验：验证动量守恒定律 1．如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。 接下来的实验步骤如下： 步骤1：已知入射小球质量为，被碰小球质量为。不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置； 步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。 (1)对于上述实验操作，下列说法正确的是 A．小球1每次必须在斜槽上相同的位置从静止滚下 B．小球1可以在斜槽上不同的位置从静止滚下 C．斜槽轨道末端必须水平 D．斜槽轨道必须光滑 (2)入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则 A．，B.，C.，D.， (3)当所测物理量满足表达式 用所测物理量的字母表示时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。 2．如图甲所示为“验证动量守恒定律”的实验装置示意图，已知a、b小球的质量分别为、。先单独将a球从斜槽上某点释放，小球a从轨道末端飞出后在水平地面上的平均落点为图甲中的P点；再将b球放于轨道末端，将a球从斜槽上相同的位置释放，多次实验，两球碰后在水平地面上的平均落点分别是图甲中M、N点。    （1）本实验必须满足的条件是 。 A．斜槽轨道必须是光滑的 B．入射小球a的质量必须等于被碰小球b的质量 C．入射小球a每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放 D．要测量小球离开斜槽末端到水平面的飞行时间 （2）若用刻度尺测量平抛运动的水平位移时，将刻度尺零刻度对准O点，a球单独释放的落点痕迹如图乙所示，则a球的水平射程约为 cm。 （3）如果两球碰撞过程中动量守恒，须满足的关系式是 （用题中所给的相应物理量和图中的字母表示）。 3．如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。 接下来的实验步骤如下： 步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置； 步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞.重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、N、P离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。 ①对于上述实验操作，下列说法正确的是 A．小球1每次必须在斜槽上相同的位置从静止滚下 B．小球1可以在斜槽上不同的位置从静止滚下 C．斜槽轨道末端必须水平 D．斜槽轨道必须光滑 ②若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则 A．，         B．， C． ，        D．， ③上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有 。 A．A、B两点间的高度差    B．B点离地面的高度 C．小球1和小球2的质量、    D．小球1和小球2的半径、 ④当所测物理量满足表达式 （用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.如果还满足表达式 （用所测物理量的字母、、OM、OP、ON表示）时，即说明两球碰撞是弹性碰撞。 4．学校物理兴趣小组利用如图所示的装置验证动量守恒定律。AB是倾斜轨道，BC是一光滑轨道，光电门1与光电门2固定在光滑轨道上，实验中使用的小球a的质量为m，小球b的质量为3m，a、b两球直径相等。    （1）实验前需要将BC轨道调成水平，将小球a从轨道上的位置释放，a球通过光电门1、2的挡光时间分别为与，若，则需将轨道C端调 （选填“高”或“低”）。 （2）将小球b静置于光滑轨道上的位置，将小球a从位置释放，a先后连续通过光电门1的挡光时间分别为与，b通过光电门2的挡光时间为。若a、b碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为 。 （3）如果保持a的直径不变，逐渐增大a的质量，且a、b间的碰撞是弹性碰撞，则碰撞之前a的挡光时间与碰撞之后b的挡光时间的比值会逐渐趋近于某一定值，该定值为 。 5．在设计验证动量守恒的实验中： （