（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（三十八）驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（實(shí)驗(yàn)增分課）（含解析）

（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（三十八）驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（實(shí)驗(yàn)增分課）（含解析）1(2019·益陽模擬)利用氣墊導(dǎo)軌通過閃光照相進(jìn)行“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)要求研究?jī)苫瑝K碰撞時(shí)動(dòng)能損失最小和最大等各種情況，若要求碰撞時(shí)動(dòng)能損失最大應(yīng)選圖中的_(選填“甲”或“乙”)，若要求碰撞時(shí)動(dòng)能損失最小則應(yīng)選圖中的_(選填“甲”或“乙”)。(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥)(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)碰撞前滑塊B靜止，滑塊A勻速向滑塊B運(yùn)動(dòng)并發(fā)生碰撞，利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如圖丙所示。已知相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔為T，在這4次閃光的過程中，兩滑塊A、B均在080 cm范圍內(nèi)，且第1次閃光時(shí)，滑塊A恰好位于x10 cm處。若兩滑塊A、B的碰撞時(shí)間及閃光持續(xù)的時(shí)間極短，均可忽略不計(jì)，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的_時(shí)刻，兩滑塊A、B質(zhì)量比mAmB_。解析：(1)若要求碰撞時(shí)動(dòng)能損失最大，則需兩滑塊碰撞后粘合在一起，故應(yīng)選圖中的乙；若要求碰撞時(shí)動(dòng)能損失最小，則應(yīng)使兩滑塊發(fā)生彈性碰撞，即選圖中的甲。(2)由題圖丙可知，第1次閃光時(shí)，滑塊A恰好位于x10 cm 處，第二次A在x30 cm處，第三次A在x50 cm處，碰撞在x60 cm處。從第三次閃光到碰撞的時(shí)間為，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的2.5T時(shí)刻。設(shè)碰前A的速度大小為v，則碰后A的速度大小為，B的速度大小為v，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得mAvmAmBv，解得。答案：(1)乙甲(2)2.5T232.某同學(xué)用如圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞過程中的不變量，圖中PQR為斜槽，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把B球放在斜槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖中O點(diǎn)是斜槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)。(1)安裝器材時(shí)要注意：固定在桌邊上的斜槽末端的切線要沿_方向。(2)某次實(shí)驗(yàn)中，得出小球落點(diǎn)情況如圖乙所示(單位是cm)，P、M、N分別是入射小球在未放被碰小球時(shí)、放被碰小球后和被碰小球在碰后落點(diǎn)的平均位置(把落點(diǎn)圈在內(nèi)的最小圓的圓心)，則入射小球和被碰小球質(zhì)量之比為m1m2_。解析：(1)為保證小球滾落后做平拋運(yùn)動(dòng)，斜槽末端的切線要沿水平方向。(2)由碰撞過程中總動(dòng)量守恒可知m1·m1·m2·(t為運(yùn)動(dòng)時(shí)間)，代入數(shù)據(jù)可解得m1m241。答案：(1)水平(2)413如圖所示為彈簧彈射裝置，在內(nèi)壁光滑、水平固定的金屬管中放有輕彈簧，在其兩端各放置一個(gè)金屬小球1和2(兩球直徑略小于管徑且與彈簧不固連)，壓縮彈簧并鎖定?，F(xiàn)解除鎖定，則兩個(gè)小球同時(shí)沿同一直線向相反方向彈射。按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：用天平測(cè)出兩球質(zhì)量分別為m1、m2；用刻度尺測(cè)出兩管口離地面的高度均為h；解除彈簧鎖定彈出兩球，記錄兩球在水平地面上的落點(diǎn)P、Q?；卮鹣铝袉栴}：(1)要測(cè)定彈射裝置在彈射時(shí)所具有的彈性勢(shì)能，還需測(cè)量的物理量有_。(已知重力加速度g)A彈簧的壓縮量xB兩球落點(diǎn)P、Q到對(duì)應(yīng)管口M、N的水平距離x1、x2C小球直徑D兩球從管口彈出到落地的時(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Ep_。(3)由上述所測(cè)得的物理量來表示，如果滿足關(guān)系式_，那么說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。解析：(1)彈簧的彈性勢(shì)能等于兩球得到的動(dòng)能之和，要求解動(dòng)能必須還要知道兩球彈射的初速度v0，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可知v0，故還需要測(cè)出兩球落點(diǎn)P、Q到對(duì)應(yīng)管口M、N的水平距離x1、x2，B正確。(2)小球的動(dòng)能Ekmv02m·2；故彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Epm1v12m2v22。(3)由測(cè)得的物理量來表示，如果滿足關(guān)系式m1v1m2v2，即m1x1m2x2，那么說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。答案：(1)B(2)(3)m1x1m2x24.(2019·衡陽模擬)某同學(xué)用圖示裝置研究碰撞中的動(dòng)量守恒，實(shí)驗(yàn)中使用半徑相等的兩小球A和B，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：A用天平測(cè)得兩小球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，且m1>m2B如圖所示安裝器材，在豎直木板上記下O點(diǎn)(與置于C點(diǎn)的小球球心等高)，調(diào)節(jié)斜槽使其末端C切線水平CC處先不放球B，將球A從斜槽上的適當(dāng)高度由靜止釋放，球A拋出后撞在木板上的平均落點(diǎn)為PD再將球B置于C點(diǎn)，讓球A從斜槽上同一位置靜止釋放，兩球碰后落在木板上的平均落點(diǎn)為M、NE用刻度尺測(cè)出三個(gè)平均落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為hM、hP、hN回答下列問題：(1)若C點(diǎn)到木板的水平距離為x，小球平均落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為h，重力加速度為g，則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0_。(2)上述實(shí)驗(yàn)中，碰后球B的平均落點(diǎn)位置應(yīng)是_(選填“M”或“N”)。(3)若關(guān)系式_(用題中所測(cè)量的物理量的符號(hào)表示)成立，則說明了兩小球碰撞中動(dòng)量守恒。解析：(1)由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得，豎直方向hgt2，水平方向xv0t，解得水平速度v0x 。(2)由于水平位移相同，碰后速度越大，則飛行時(shí)間越短，豎直方向下落高度越小，故碰后B球的平均落點(diǎn)應(yīng)在M處。(3)根據(jù)(1)中所求可得，碰前A球的速度vAx ；碰后A、B兩球的速度分別為vAx ，vBx ，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得m1vAm1vAm2vB，化簡(jiǎn)可得m1 m1 m2 ，即只要上式成立，則可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。答案：(1)x (2)M(3)m1 m1 m2 5.某小組用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，裝置固定在水平面上，圓弧形軌道末端切線水平，兩球半徑相同，兩球與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先測(cè)出A、B兩球的質(zhì)量mA、mB，讓球A多次從圓弧形軌道上某一位置由靜止釋放，記下其在水平面上滑行距離的平均值x0，然后把球B靜置于軌道末端水平部分，并將球A從軌道上同一位置由靜止釋放，并與球B相碰，重復(fù)多次。(1)為確保實(shí)驗(yàn)中球A不反向運(yùn)動(dòng)，則mA、mB應(yīng)滿足的關(guān)系是_。(2)寫出實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量及符號(hào)：_。(3)若碰撞前后動(dòng)量守恒，寫出動(dòng)量守恒的表達(dá)式：_。(4)取mA2mB，x01 m，且A、B兩球間為彈性碰撞，則球B滑行的距離為_。解析：(1)為防止兩球碰撞后入射球反彈，入射球(球A)的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球(球B)的質(zhì)量，即：mAmB。(2)碰撞后兩球做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)碰撞后的速度為vA、vB，由動(dòng)能定理得：mAgx00mAv02，解得：v0，mAgxA0mAvA2，解得：vA，mBgxB0mBvB2，解得：vB，如果碰撞過程動(dòng)量守恒，則：mAv0mAvAmBvB，即：mAmAmB，整理得：mAmAmB，還需要測(cè)量碰撞后A、B兩球在水平面滑行的距離xA、xB。(3)由(2)可知，若碰撞前后動(dòng)量守恒，則動(dòng)量守恒的表達(dá)式為：mAmAmB。(4)如果碰撞過程是彈性碰撞，碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：mAmAmB，由機(jī)械能守恒定律得：mA()2mA()2mB()2，已知：mA2mB，x01 m，解得：xB m。答案：(1)mAmB(2)碰撞后A、B兩球在水平面滑行的距離 xA、xB(3)mAmAmB(4) m