2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動(dòng)量守恒 8 實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律隨堂檢測(cè)鞏固落實(shí).doc
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實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 1.(2019濟(jì)寧模擬)為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是否為彈性碰撞,某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量相差比較大的小球,按下述步驟做了實(shí)驗(yàn): ①用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量(分別為m1和m2,且m1>m2). ②按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端切線水平,將一斜面BC連接在斜槽末端. ③先不放小球m2,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下,記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置. ④將小球m2放在斜槽末端邊緣處,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下,使它們發(fā)生碰撞,分別記下小球m1和m2在斜面上的落點(diǎn)位置. ⑤用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離.圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置,到B點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)D、LE、LF. 根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn),回答下列問(wèn)題: (1)在不放小球m2時(shí),小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下,m1的落點(diǎn)在圖中的________點(diǎn),把小球m2放在斜槽末端邊緣處,小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下,使它們發(fā)生碰撞,碰后小球m1的落點(diǎn)在圖中的________點(diǎn). (2)若碰撞過(guò)程中,動(dòng)量和機(jī)械能均守恒,不計(jì)空氣阻力,則下列表達(dá)式中正確的有________. A.m1LF=m1LD+m2LE B.m1L=m1L+m2L C.m1LE=m1LD+m2LF D.LE=LF-LD 解析:(1)小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下,m1的落點(diǎn)在圖中的E點(diǎn),小球m1和小球m2相撞后,小球m2的速度增大,小球m1的速度減小,都做平拋運(yùn)動(dòng),所以碰撞后m1球的落地點(diǎn)是D點(diǎn),m2球的落地點(diǎn)是F點(diǎn). (2)設(shè)斜面傾角為θ,小球落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為L(zhǎng),小球從B點(diǎn)拋出時(shí)速度為v,則豎直方向有Lsin θ=gt2,水平方向有Lcos θ=vt, 解得v===,所以v∝. 由題意分析得,只要滿足m1v1=m2v2+m1v′1,把速度v代入整理得:m1=m1+m2,說(shuō)明兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒; 若兩小球的碰撞是彈性碰撞,則碰撞前后機(jī)械能沒(méi)有損失,則要滿足關(guān)系式: m1v=m1v′+m2v, 整理得m1LE=m1LD+m2LF,故C正確. 答案:(1)E D (2)C 2.(2019廣西南寧興寧區(qū)期末)如圖所示,用碰撞實(shí)驗(yàn)器可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系. (1)實(shí)驗(yàn)中,直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通過(guò)僅測(cè)量________(填選項(xiàng)前的符號(hào)),間接地解決這個(gè)問(wèn)題. A.小球開(kāi)始釋放高度h B.小球拋出點(diǎn)距地面的高度H C.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 (2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影,實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓入射球m1多次從斜軌上Q位置靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置P,測(cè)量平拋射程O(píng)P,然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上Q位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù). 接下來(lái)要完成的必要步驟是________.(填選項(xiàng)前的符號(hào)) A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2 B.測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放的高度h C.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N E.測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為_(kāi)_________________________________(用(2)中測(cè)量的量表示);若碰撞是彈性碰撞,那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為_(kāi)_________________________________(用(2)中測(cè)量的量表示). 解析:(1)小球碰前和碰后的速度都用平拋運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)定,即v=.而由H=gt2知,每次豎直高度相等,平拋時(shí)間相等.即m1=m1+m2;則可得m1=m1+m2.故只需測(cè)射程,因而選C. (2)由表達(dá)式知,在已知時(shí),需測(cè)量m1、m2、和,故必要步驟為A、D、E. (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,則 m1v0=m1v1+m2v2, 又=v0t,=v1t,=v2t, 代入得m1=m1+m2; 若為彈性碰撞同時(shí)滿足機(jī)械能守恒,則 m1=m1+m2 得m12=m12+m22. 答案:(1)C (2)ADE (3)m1=m1+m2 m12=m12+m22 3.氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊,開(kāi)始時(shí)兩個(gè)滑塊靜止,它們之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧,滑塊間用繩子連接(如圖甲所示),繩子燒斷后,兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng),圖乙為它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片,頻閃的頻率為10 Hz,由圖可知: (1)A、B離開(kāi)彈簧后,應(yīng)該做____________運(yùn)動(dòng),已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g、300 g,根據(jù)照片記錄的信息,從圖中可以看出閃光照片有明顯與事實(shí)不相符合的地方是________________________________________________________________________. (2)若不計(jì)此失誤,分開(kāi)后,A的動(dòng)量大小為_(kāi)_______kgm/s,B的動(dòng)量的大小為_(kāi)_______kgm/s.本實(shí)驗(yàn)中得出“在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),兩滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒”這一結(jié)論的依據(jù)是________________________________________________________________. 解析:(1)A、B離開(kāi)彈簧后因水平方向不再受外力作用,所以均做勻速直線運(yùn)動(dòng),在離開(kāi)彈簧前A、B均做加速運(yùn)動(dòng),A、B兩滑塊的第一個(gè)間隔都應(yīng)該比后面勻速時(shí)相鄰間隔的長(zhǎng)度小. (2)周期T==0.1 s,v=,由題圖知A、B勻速時(shí)速度大小分別為vA=0.09 m/s,vB=0.06 m/s,分開(kāi)后A、B的動(dòng)量大小均為p=0.018 kgm/s,方向相反,滿足動(dòng)量守恒,系統(tǒng)的總動(dòng)量為0. 答案:(1)勻速直線 A、B兩滑塊的第一個(gè)間隔 (2)0.018 0.018 A、B兩滑塊作用前后總動(dòng)量不變,均為0 4.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)制作了一個(gè)彈簧彈射裝置,輕彈簧兩端各放一個(gè)金屬小球(小球與彈簧不連接),壓縮彈簧并鎖定,然后將鎖定的彈簧和兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)放在內(nèi)壁光滑的金屬管中(管徑略大于兩球直徑),金屬管水平固定在離地面一定高度處,如圖所示.解除彈簧鎖定,則這兩個(gè)金屬小球可以同時(shí)沿同一直線向相反方向彈射.現(xiàn)要測(cè)定彈射裝置在彈射時(shí)所具有的彈性勢(shì)能,并探究彈射過(guò)程所遵循的規(guī)律,實(shí)驗(yàn)小組配有足夠的基本測(cè)量工具,并按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn): ①用天平測(cè)出兩球質(zhì)量分別為m1、m2; ②用刻度尺測(cè)出兩管口離地面的高度均為h; ③解除彈簧鎖定彈出兩球,記錄下兩球在水平地面上的落點(diǎn)M、N. 根據(jù)該小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn),回答下列問(wèn)題: (1)要測(cè)定彈射裝置在彈射時(shí)所具有的彈性勢(shì)能,還需要測(cè)量的物理量有________. A.彈簧的壓縮量Δx B.兩球落地點(diǎn)M、N到對(duì)應(yīng)管口P、Q的水平距離x1、x2 C.小球直徑 D.兩球從彈出到落地的時(shí)間t1、t2 (2)根據(jù)測(cè)量結(jié)果,可得彈性勢(shì)能的表達(dá)式為_(kāi)_______________________________________. (3)用測(cè)得的物理量來(lái)表示,如果滿足關(guān)系式________________________________________________________________________, 則說(shuō)明彈射過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒. 解析:(1)彈簧彈出兩球過(guò)程中,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,要測(cè)定壓縮彈簧的彈性勢(shì)能,可轉(zhuǎn)換為測(cè)定兩球被彈出時(shí)的動(dòng)能,實(shí)驗(yàn)中顯然可以利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)定平拋初速度以計(jì)算初動(dòng)能,因此在測(cè)出平拋運(yùn)動(dòng)下落高度的情況下,只需測(cè)定兩球落地點(diǎn)M、N到對(duì)應(yīng)管口P、Q的水平距離x1、x2,所以選B. (2)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=,初速度v0=,因此初動(dòng)能Ek=mv=,由機(jī)械能守恒定律可知,壓縮彈簧的彈性勢(shì)能等于兩球平拋運(yùn)動(dòng)的初動(dòng)能之和,即Ep=+. (3)若彈射過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒,則m1v01=m2v02,代入時(shí)間得m1x1=m2x2. 答案:(1)B (2)Ep=+ (3)m1x1=m2x2- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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