课后提升练(三) 科学验证：动量守恒定律（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

课后提升练(三)　科学验证：动量守恒定律 [对应学生用书P107] 1．(2021·北京延庆高二期中)如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 (1)为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是________。 A．刻度尺 B．天平 C．打点计时器 D．秒表 (2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上的位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程lOP；然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍让入射小球从斜轨上的位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N；实验中还需要测量的有________。 A．入射小球和被碰小球的质量m1、m2 B．入射小球开始的释放高度h C．小球抛出点距地面的高度H D．两球相碰后做平抛运动的水平射程lOM、lON (3)在某次实验中，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式________________________________，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。 答案：(1)AB　(2)AD　(3)m1·lOP＝m1·lOM＋m2·lON 解析：(1)完成实验需要测量小球的质量和速度，质量要用天平测量，而速度可用水平位移代替，因此刻度尺是必须的，故选A、B。 (2)实验中还需要测量的有入射小球和被碰小球的质量m1、m2，两球相碰后平抛的射程lOM、lON，A、D正确。 (3)若碰撞过程动量守恒，应满足m1v0＝m1v1＋m2v2，小球做平抛运动，竖直位移相同，故运动时间相同，由v＝可知，平抛初速度与水平位移成正比，故应满足的表达式为m1·lOP＝m1·lOM＋m2·lON。 2．(2021·甘肃天水秦安一中高二期末)如图所示为某同学设计的一种探究动量守恒定律的实验装置和原理图。长木板固定在水平桌面上，一端伸出桌面、另一端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上、另一端则被入射小球从自然长度位置A点压缩至B点。释放小球，小球沿木板从右端水平抛出，落在水平地面上的记录纸上，重复该过程10次，确定小球的落点位置；再把被碰小球放在木板的右边缘处，重复同样过程10次，在记录纸上分别确定入射小球和被碰小球的落点位置。 (1)关于实验的要点，下列说法正确的是________。 A．入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 B．入射小球的半径必须与被碰小球的半径相同 C．长木板必须尽可能地光滑 D．用重锤线是为了确定板的右端在地面的投影位置 (2)入射小球前后两次的落地位置分别为原理图中的________、________两点；若入射球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则实验需要验证的表达式为________________________________。 答案：(1)BD　(2)Q　P　m1·lOQ＝m1·lOP＋m2·lOR 解析：(1)为保证碰撞后两球都能从槽口飞出，入射小球的质量应该大于被碰小球的质量，A错误；为保证两球发生正碰，两球的半径必须相同，B正确；长木板不需要光滑，只要保持每次弹簧的压缩量相同、每次入射球与被碰球碰前的速度相同即可，C错误；用重锤线是为了确定板的右端在地面上投影的位置，以便准确测出小球平抛的水平位移，D正确。 (2)小球离开长木板后做平抛运动，且小球做平抛运动抛出点的高度相等，所以它们做平抛运动的时间相等，因此小球的初速度越小，水平位移就越小；两球碰撞后入射小球速度变小且小于被碰小球的速度，故碰撞后入射小球水平位移变小且小于被碰小球的水平位移，由图示可知，入射小球前后两次的落地点位置分别为图中的Q、P两点；两球碰撞后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，碰撞过程动量守恒，则有m1v0＝m1v1＋m2v2，两边乘以t得m1·lOQ＝m1·lOP＋m2·lOR，即实验需要验证的表达式为m1·lOQ＝m1·lOP＋m2·lOR。 3．(2021·河北石家庄高二期末)某同学欲使用气垫导轨和光电计时器等器材探究被轻弹簧弹开过程中两滑块的动量关系，实验装置如图甲所示。 (1)利用游标卡尺测得A和B两滑块上遮光片的宽度均如图乙所示，则此宽度d＝________ cm。 (2)将滑块A、B间的弹簧压缩并用细线固定，烧断细线，测出滑块A、B经过光电门过程中的挡光时间分别为Δt1和Δt2；若A、B两滑块(包含遮光片)的质量分别为m1、m2，遮光片宽度为d，则被轻弹簧弹开后A、B两滑块的动量大小分别是pA＝________，pB＝________。若pA＝pB，则说明被轻弹簧弹开过程中两滑块的动量守恒。 答案：(1)1.01