第1章 第4节 课后 达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册教用Word(教科版)

1．(2024·河北滦州二中期中)如图所示，用气垫导轨做“验证动量守恒定律”实验，完成如下操作步骤： (1)调节天平，称出两个碰撞端分别贴有尼龙扣的滑块的质量m1和m2。 (2)安装好A、B光电门，使光电门之间的距离为50 cm，导轨通气后，调节导轨水平，使滑块能够做________(选填“匀加速直线”“匀速直线”或“匀减速直线”)运动。 (3)在碰撞前，将一个质量为m2的滑块放在两光电门中间，使它静止，将另一个质量为m1的滑块放在导轨的左端，向右轻推一下质量为m1的滑块，记录挡光片通过A光电门的时间t1。 (4)两滑块相碰后，它们粘在一起向右运动，记录挡光片通过B光电门的时间t2。 (5)得到验证实验的表达式为____________(用题目中直接测得的物理量的符号表示)。 解析：(2)安装好A、B光电门，导轨通气后，调节导轨水平，使滑块能够做匀速直线运动。 (5)若动量守恒，则满足m1v1＝(m1＋m2)v2 其中v1＝ v2＝ 则＝。 答案：(2)匀速直线　(5)＝ 2．(2024·重庆巴南期中)如图甲所示，用“碰撞试验器”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。 (1)两小球质量的关系应满足________。 A．m1＝m2　　B．m1＞m2　　C．m1＜m2 (2)实验中，直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量______(填选项前的序号)，间接地解决这个问题。 A．小球开始释放的高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的水平射程 (3)如图乙是多次实验(每次约束两球的位置均相同)得到的其中一个钢球的落点分布图，请你写出确定其平均落点的方法：______________________________________________________。 若两球相碰前、后的动量守恒，其表达式可表示为________________。 解析：(1)根据题意，为了保证入射球碰撞后不反弹，则有m1＞m2。 (2)验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前、后的动量关系时，直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现速度大小，故需要测量水平射程。 (3)用圆规作一尽可能小的圆，将大部分落点圈在圆内，圆心即为平均落点。 若两球相碰前、后的动量守恒，则有m1v0＝m1v1＋m2v2 由于平抛运动的下落高度相同，则运动时间相同，则有m1v0t＝m1v1t＋m2v2t 可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON 答案：(1)B　(2)C　(3)见解析　m1·OP＝m1·OM＋m2·ON 3．某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”。实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其实验步骤如下： A．用天平测出滑块A、B的质量mA、mB； B．用细线将滑块A、B连接，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态； C．剪断细线，滑块A、B离开弹簧后，均沿光滑操作台的台面运动，最后都滑落台面，记录滑块A、B的落地点P1、P2； D．用刻度尺测出水平地面的落地点P1、P2到操作台边缘的水平距离x1、x2； E．用刻度尺测出操作台面距水平地面的高度h； F．查找当地的重力加速度大小为g。 根据实验步骤，回答下列问题： (1)如果滑块A、B组成的系统水平方向动量守恒，需满足的关系是_________________________________________________________ (用测量量表示)。 (2)如果滑块A、B组成的系统水平方向动量守恒，则在步骤D中，若测量出x1>x2，那么A、B的质量关系mA________(选填“>”“＝”或“<”)mB。 (3)该装置也可以验证机械能守恒定律。已知剪断细线前，弹簧的弹性势能为E。如果滑块A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，需满足的关系是____________________________(用测量量表示)。 解析：(1)取滑块A的初速度方向为正方向，两滑块质量和平抛初速度分别为mA、mB、v1、v2，平抛运动的水平位移分别为x1、x2，平抛运动的时间为t。根据动量守恒定律得，0＝mAv1－mBv2，又v1＝，v2＝，代入得到mAx1＝mBx2。 (2)因为mAx1＝mBx2，若x1>x2，则mA<mB。 (3)根据机械能守恒定律，弹簧处于压缩状态时的弹性势能等于两滑块弹出时的动能，所以E＝mAv＋mBv，由h＝gt2，可以得到t＝，所以v1＝＝，v2＝＝，联立解得E＝(mAx＋mBx)。 答案：(1)mAx1＝mBx2　(2)< (3)E＝(mAx＋mBx) 4．(2024·广西南宁二中期中)在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作： ①先调整斜槽轨道，使其末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； ②将木板向右平移适当的距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞在木板上并在白纸上留下痕迹B； ③把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C； ④用刻度尺测量白纸上O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2和y3。 (1)两小球的质量关系：ma________(选填“>”“<”或“＝”)mb。 (2)碰撞后，小球b落点的痕迹是________(选填“A”“B”或“C”)。 (3)上述实验除需测量白纸上O点到A、B、C三点的距离外，还需要测量的物理量有__________。 A．木板向右移动的距离L B．小球a和小球b的质量ma、mb C．A、B两点间的高度差Δh D．小球a和小球b的半径r (4)用本实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒，其表达式为____________。 解析：(1)为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即ma＞mb。 (2)根据题意可知，碰后小球b速度最大，根据x＝vt，h＝gt2可知，小球b下落距离最小，所以落点为A。 (3)根据(2)分析，可知v＝x 则碰撞前入射球a的速度大小v0＝x 碰撞后入射球的速度大小v1＝x 碰撞后被碰球的速度大小v2＝x 两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得mav0＝mav1＋mbv2 整理得＝＋ 所以还需测量的物理量为小球a和小球b的质量ma、mb。 (4)由(3)可知，验证两小球碰撞过程动量守恒的表达式为＝＋。 答案：(1)＞　(2)A　(3)B　(4)＝＋ 5．(2024·山东滨州联考期中)某实验兴趣小组设计了如下实验验证动量守恒定律。实验的主要步骤如下： ①两个直径相同的小球，用游标卡尺测量小球的直径d，其示数如图2所示，用天平测量A、B的质量分别为m1、m2； ②用两条等长的细线分别将A、B悬挂在同一高度，且自然下垂时两球恰好相切； ③将A球向左拉起，使悬线与竖直方向夹角为θ时由静止释放，与B球碰撞后，测得A球向左摆到最高点时，其悬线与竖直方向夹角为α，球B向右摆到最高点时，其悬线与竖直方向夹角为β，实验中角度的测量使用量角器。 回答下列问题： (1)本次实验中两小球的质量关系为m1________(选填“大于”“小于”或“等于”)m2。 (2)根据图2，小球的直径d＝________cm。 (3)若两球碰撞前、后动量守恒，则其表达式为____________(用实验中测量的量表示)。 解析：(1)依题意，碰撞后A球反向，则两小球的质量关系为m1小于m2。 (2)游标卡尺读数为1.4 cm＋8×0.1 mm＝1.48 cm。 (3)若两球碰撞前、后动量守恒，取水平向右为正方向，则有m1v0＝－m1v1＋m2v2 小球摆动过程，机械能守恒，有 m1gL(1－cos θ)＝m1v，m1gL(1－cos α)＝m1v，m2gL(1－cos β)＝m2v 联立解得 m1＝m2－m1。 答案：(1)小于　(2)1.48 (3)m1＝m2－m1 6．(2024·山西吕梁统考期中)图甲所示的是“验证动量守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。 (1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，其读数为________cm。 (2)实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端________(选填“升高”或“降低”)一些。 (3)实验开始前滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为t1，A与B碰撞后A通过光电门1的时间为t2，B通过光电门2的时间为t3。为完成该实验，还必需测量的物理量有________。 A．滑块A的总质量m1 B．滑块B的总质量m2 C．光电门1到光电门2的间距L D．滑块A两次经过光电门1的时间差t (4)若在误差允许的范围内满足表达式______________，则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。 解析：(1)题图乙中游标卡尺读数为13 mm＋9×0.05 mm＝1.345 cm。 (2)滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块从光电门1到光电门2为减速运动，则右端较高，因此可调节Q使轨道右端降低。 (3)设遮光条的宽度为d，碰前A的速度大小为，碰后A的速度大小为，碰后B的速度大小为，取向右为正方向，根据动量守恒定律有 m1·＝－m1·＋m2· 整理可得＝－ 故还需要测量滑块A的总质量m1和滑块B的总质量m2。 (4)根据以上分析需要验证的表达式为 ＝－。 答案：(1)1.345　(2)降低　(3)AB (4)＝－ 学科网（北京）股份有限公司 $