2024年高考物理实验探究题专项训练：动量守恒定律

2024年高考物理实验探究题专项训练：动量守恒定律 1．如图（a），光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒。完成下列相关实验内容。 (1)实验原理 若气垫导轨水平，A、B质量分别为、；A向右运动，遮光片通过光电门1的遮光时间为，A、B碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2的遮光时间为。当 （用、表示）时，系统动量守恒得到验证。 (2)实验操作 ①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当 （选填“升高”“降低”）导轨左端，反复调节使气垫导轨水平； ②再将A、B如图（a）放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录、的值； ③重复步骤②，多次实验，记录多组、数据； (3)实验数据处理 把记录的数据在图（b）中描点连线，作出图线，其斜率 （保留两位有效数字）； 已知，，若相对误差是实验误差允许范围，则该实验是否验证了A、B碰撞前后系统动量守恒？ （选填“是”“否”）；理由是 。 2．某同学想验证“当系统在某一方向上所受外力之和为0时，系统在该方向上动量守恒”的物理规律。为此他设计了一个实验：如图甲所示，把一个小球从末端切线水平的斜槽上某一位置由静止释放，在斜槽末端安装光电门1，调整光电门1的高度，使光电门1与小球在斜槽末端时球心的位置等高。在下方水平面上放置光滑气垫导轨，把一带凹槽的滑块放在导轨上，滑块里装有细砂，不考虑砂从滑块上漏出。调整装置的位置，使小球从斜槽上释放后恰好能落入细砂中（立即与滑块共速）。在气垫导轨的右端安装光电门2，在滑块上安装宽度为的遮光条。 (1)用游标卡尺测量小球的直径，测量结果如图乙所示，则小球的直径 mm。 (2)实验中光电门1、2记录的时间分别为、，则小球经过光电门1的速度大小为 ，滑块经过光电门2的速度大小为 。（用题中所给字母表示） (3)用天平分别测量小球和滑块（含遮光条和砂）的质量，测量结果分别为m、M。当等式 时，由小球和滑块组成的系统在相互作用的过程中水平方向动量守恒。（用题中所给字母表示） 3．某同学用如图甲所示实验装置来“验证动量守恒定律”，实验原理如图乙所示。图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的入射小球A多次从斜轨上由静止释放，找到其平均落地点的位置P，然后把质量为m2的被碰小球B静置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上由静止释放，与小球B相碰，并且多次重复，实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N，测量xM、xP、xN分别为M、P、N距O点的水平距离。 （1）关于本实验，下列说法正确的是 。 A．入射小球每次可由不同位置自由滚下 B．两小球的质量关系必须m1> m2 C．斜槽轨道必须光滑 D．斜槽轨道末端必须水平 （2）若测量数据近似满足关系式 （用m1、m2、xM、xP、xN表示），则说明两小球碰撞过程动量守恒。 （3）在验证动量守恒后，若测量数据满足表达式 （仅用xM、xP、xN表示），则说明碰撞为弹性碰撞。 4．寒冷的冬天，在两个相同的纸杯中加上不等量的水，放到室外结冰后脱壳制成两只冰壶A和B，之后找一块平整的冰面验证动量守恒定律。主要实验步骤如下： ①在冰面上固定发射装置。通过A压缩弹簧到位置，释放后A沿图甲中虚线运动。在虚线的适当位置取一点，测出A停止滑动时其右侧到点的距离； ②多次近过A压缩弹簧到，释放A后重复记录并取其平均值记为，如图甲； ③将B放在冰面上，使其左侧位于点，并使其直径与图中虚线重合； ④多次通过A压缩弹簧到，释放A后使A与B对心正碰，测出A、B碰后停止滑行时A右侧和B左侧与点的距离并求平均值，分别记为利，如图乙所示。 (1)每次都通过A压缩弹簧到位置，目的是确保A到达时的 相同； (2)实验中还需测量的物理量有_________________（填字母序号）； A．A和B的质量 B．A和B的直径 C．A和B与冰面间的动摩擦因数 D．发射槽口到点的距离 (3)验证动量守恒定律的表达式为 （用已知量和测得量的符号表示）； (4)为探究该碰撞是否为弹性碰撞，需判断关系式 是否成立（用表示）。 5．某同学用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”，气垫导轨上放置着带有遮光条的滑块P、Q。 （1）若实验中用螺旋测微器测量其中一个遮光条的宽度如图乙所示，其读数为 mm； （2）测得的质量（含遮光条）分别