2020年高考物理一輪基礎(chǔ)復習: 專題24 驗證動量守恒定律

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1、2020年高考物理一輪基礎(chǔ)復習: 專題24 驗證動量守恒定律 姓名:________ 班級:________ 成績:________ 一、 單選題 (共1題;共2分) 1. (2分) (2017高二下安陽期中) 在用如圖所示的裝置做”驗證動量守恒定律”實驗時,入射球a的質(zhì)量為m1 , 被碰球b的質(zhì)量為m2 , 小球的半徑為r,各小球的落地點如圖所示,下列關(guān)于這個實驗的說法正確的是( ) A . 入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相同的小球 B . 讓入射球與被碰球連續(xù)10次相碰,每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下 C .

2、 要驗證的表達式是m1 =m1 +m2 D . 要驗證的表達式是m1 =m1 +m2 二、 多選題 (共1題;共3分) 2. (3分) 在“探究碰撞中的不變量”實驗中,對于最終的結(jié)論m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,下列說法正確的是( ) A . 僅限于一維碰撞 B . 任何情況下m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2也一定成立 C . 式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小 D . 式中的不變量是m1和m2組成的系統(tǒng)的質(zhì)量與速度乘積之和 三、 填空題 (共3題;共6分) 3. (2分) 如圖甲所示,在水平光滑軌道上停著甲、乙兩

3、輛實驗小車,甲車上系有一穿過打點計時器的紙帶,當甲車獲得水平向右的速度時,隨即啟動打點計時器,甲車運動一段距離后,與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動,紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車的運動情況,如圖乙所示,電源頻率為50Hz,則碰撞前甲車速度大小為________m/s,碰撞后的共同速度大小為________m/s。已測得甲小車的質(zhì)量m1=0.20kg,乙小車的質(zhì)量m2=0.10kg,由以上測量結(jié)果可得:碰前總動量為________kg?m/s;碰后總動量為________kg?m/s。 4. (2分) (2017高二下武威期末) 一同學利用水平氣墊導軌做《探究碰撞中的不變量》的實驗時,

4、測出一個質(zhì)量為0.8kg的滑塊甲以0.4m/s的速度與另一個質(zhì)量為0.6kg、速度為0.2m/s的滑塊乙迎面相撞,碰撞后滑塊乙的速度大小變?yōu)?.3m/s,此時滑塊甲的速度大小為________m/s,方向與它原來的速度方向________(選填“相同”或“相反”). 5. (2分) (2020高三上瀘縣期末) 某同學用圖所示的 “碰撞實驗裝置”研究直徑相同的兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。 ①在實驗中小球速度不易測量,可通過僅測量________解決這一問題。 A.小球做平拋運動的時間 B.小球做平拋運動的水平距離 C.小球做平拋運動的初始高度 D.小球釋放時的高度

5、 ②圖中PQ是斜槽,QR為水平槽,R為水平槽末端。利用鉛垂線在記錄紙上確定R的投影點O。實驗時先使A球從斜槽上G處由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡;此后,再把B球放在R處,將A球再從G處由靜止釋放,與B球碰撞后在記錄紙上分別留下A、B兩球落點痕跡。由測量可知,碰撞前A球做平拋運動的水平距離為x0;碰撞后,A、B兩球做平拋運動的水平距離分別為x1、x2。用天平稱量A、B兩球的質(zhì)量分別為mA、mB。若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為________(用題目給出的物理量符號表示)。 四、 實驗探究題 (共7題;共40分) 6. (8分) (2017高二下綏化期中)

6、某同學用如圖所示裝置探究A、B兩球在碰撞中動量是否守恒.該同學利用平拋運動測量兩球碰撞前后的速度,實驗裝置和具體做法如下,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽.實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滑下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡.重復上述操作10次,得到10個落點痕跡.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滑下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡.重復這種操作10次,并畫出實驗中A、B兩小球落點的平均位置,圖中F、E點是A碰B球前后的平均落點,J是B球的平均落點,O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點.其中米尺水平放置,且平行于G、R

7、、O所在的豎直平面,米尺的零點與O點對齊. (1) 現(xiàn)有下列器材,為完成本實驗,哪些是必需的?請將這些器材前面的字母填在橫線上. A . 秒表 B . 刻度尺 C . 天平 D . 圓規(guī) (2) 在以下選項中,哪些是本次實驗必須進行的測量 A . 水平槽上未放B球時,測量A球落點位置到O點的距離OF B . A球與B球碰撞后,測量A球與B球落點位置到O點的距離OE、OJ C . A球和B球在空間飛行的時間 D . 測量G點相對于水平槽面的高度 (3) 如果碰撞中動量守恒,根據(jù)圖中各點間的距離,則下列式子正確的是. A . mA +mA =mB B

8、 . mA =mA ﹣mB C . mA =mA +mB D . mA =mA +mB . 7. (7分) (2020衡水模擬) 某學習小組通過如圖甲所示實驗裝置來驗證動量守恒定律。A是固定在水平桌面上光滑的斜槽,斜槽末端與水平桌面平行,B是氣墊導軌,C是光電門,D是帶有小孔的滑塊(孔內(nèi)粘有膠帶,小球進入小孔即粘在膠帶上),滑塊上方有一窄擋光片。實驗前將斜槽固定在水平桌面上,調(diào)整氣墊導軌的高度,使滑塊小孔與斜槽末端在同一高度處,同時調(diào)整氣墊導軌水平,多次改變小球釋放高度h,得到擋光片通過光電門的時間t,做出 圖象。小球質(zhì)量為m,滑塊總質(zhì)量為m0 , 擋光片寬度為d,重

9、力加速度為g (1) 用螺旋測微器測量擋光片的寬度,如圖乙所示,寬度d=________cm (2) 只要滿足關(guān)系式h=________(用題中所給的物理量符號表示),就可以說明在誤差允許范圍內(nèi)碰撞過程動量守恒 (3) 如果圖象是一條過原點的________(填寫“傾斜直線”或“拋物線”),同樣可以驗證動量守恒 8. (6分) (2017高二下包頭期末) 某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗,氣墊導軌裝置如圖1甲表示,所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成.在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣,壓縮空氣

10、會從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上,如圖1乙所示,這樣就大大減小因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差. (1) 下面是實驗的主要步驟: ①安裝好氣墊導軌,調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導軌水平; ②向氣墊導軌通入壓縮空氣; ③把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側(cè),將紙帶穿過打點計時器越過彈射架并固定在滑塊1的左端,調(diào)節(jié)打點計時器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動時,紙帶始終在水平方向; ④滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩; ⑤把滑塊2放在氣墊導軌的中間; ⑥先________,然后________,讓滑塊帶動紙帶一起運動; ⑦取下紙帶,重復步驟④⑤⑥,選出較理想的

11、紙帶如圖2所示: ⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g,滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g.試完善實驗步驟⑥的內(nèi)容. (2) 已知打點計時器每隔0.02s打一個點,計算可知,兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為________kg?m/s;兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為________kg?m/s(保留三位有效數(shù)字). (3) 試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是________. 9. (6分) (2017高二下鄒平期中) 驗證《動量守恒實驗》中,劉同學設(shè)計了如圖所示的裝置進行驗證.設(shè)計如下: A.測出兩同種材質(zhì)的木塊A、B的質(zhì)量mA、mB

12、 B.測出當?shù)氐闹亓铀俣萭 C.用細線將A、B連接,使A、B間的彈簧壓縮(彈簧不與木塊連接) D.剪斷細線,測出木塊向兩側(cè)移動的距離SA、SB E.測量桌面與木質(zhì)材料間的動摩擦因數(shù)μ (1) 上述實驗設(shè)計中沒必要的步驟為________(多選); (2) 驗證動量守恒關(guān)系式為________: (3) 請寫出一條產(chǎn)生實驗誤差的原因________ 10. (6分) (2017南開模擬) 為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個小球的碰撞是否為彈性碰撞(碰撞過程中沒有機械能損失),某同學選取了兩個體積相同、質(zhì)量不相等的小球,按下述步驟做了如下實驗: A.用天平測出兩個小

13、球的質(zhì)量分別為m1和m2 , 且m1>m2; B.按照如圖所示的那樣,安裝好實驗裝置,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端點的切線水平.將一斜面BC連接在斜槽末端; C.先不放小球m2 , 讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,記下小球在斜面上的落點位置; D.將小球m2放在斜槽前端邊緣上,讓小球m1從斜槽頂端A處滾下,使它們發(fā)生碰撞,記下小球m1和小球m2在斜面上的落點位置; D.用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離.圖中D、E、F點是該同學記下的小球在斜面上的幾個落點位置,到B點的距離分別為LD、LE、LF . 根據(jù)該同學的實驗,請你回答下列問題: (1)

14、小球m1與m2發(fā)生碰撞后,m1的落點是圖中的________點,m2的落點是圖中的________點. (2) 用測得的物理量來表示,只要滿足關(guān)系式________,則說明碰撞中動量是守恒的. (3) 用測得的物理量來表示,只要再滿足關(guān)系式________,則說明兩小球的碰撞是彈性碰撞. 11. (2分) (2017高二下上饒期中) 某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗,氣墊導軌裝置如圖1所示, (1) 下面是實驗的主要步驟: ①安裝好氣墊導軌,調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導軌水平; ②向氣墊導軌通入壓縮空氣; ③把打點計時器固定在緊靠氣墊導

15、軌左端彈射架的外側(cè),將紙帶穿過打點計時器越過彈射架并固定在滑塊1的左端,調(diào)節(jié)打點計時器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動時,紙帶始終在水平方向; ④滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩; ⑤把滑塊2放在氣墊導軌的中間; ⑥先________,然后________,讓滑塊帶動紙帶一起運動; ⑦取下紙帶,重復步驟④⑤⑥,選出較理想的紙帶如圖2所示: ⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g,滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g;試完善實驗步驟⑥的內(nèi)容. (2) 已知打點計時器每隔0.02s打一個點,計算可知,兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘 積之和為________kg?m/s;兩滑塊相互

16、作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為________kg?m/s(保留三位有效數(shù)字). (3) 試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是:________. 12. (5分) (2017烏魯木齊模擬) 某小組為驗證滑塊碰撞過程中動量守恒定律,設(shè)計了如下實驗,豎直曲面軌道與水平軌道在O處平滑連接,兩滑塊P、Q與軌道間的動摩擦因數(shù)相同,主要實驗步驟如下: ①用天平測出滑塊P、Q的質(zhì)量m1、m2; ②將滑塊P從斜槽上最高點釋放,用刻度尺測出滑塊P從O1開始在水平軌道上滑行的距離x0 (1) 若要保證滑塊P、Q碰撞后均停在O1位置的右方,實驗中應要求m1________m2(填“<”或

17、“>”),在此條件下,驗證動量守恒定律的表達式為________.(用測得的物理量表示) (2) 實驗時若要將O1的位置向右移動一小段距離,________(填“會”或“不會”)對驗證動量守恒定律產(chǎn)生影響. 五、 綜合題 (共1題;共5分) 13. (5分) (2017高二下商丘期中) 為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個小球的碰撞是否為彈性碰撞,某同學選取了兩個體積相同、質(zhì)量不相等的小球,按下述步驟做了如下實驗: ①用天平測出兩個小球的質(zhì)量(分別為m1和m2 , 且m1>m2); ②按照如圖所示的那樣,安裝好實驗裝置,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端點的切線水平.將一斜面BC

18、連接在斜槽末端; ③先不放小球m2 , 讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,記下小球在斜面上的落點位置; ④將小球m2放在斜槽前端邊緣上,讓小球m1從斜槽頂端A處仍由靜止?jié)L下,使它們發(fā)生碰撞,記下小球m1和小球m2在斜面上的落點位置; ⑤用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離.圖中D、E、F點是該同學記下的小球在斜面上的幾個落點位置,到B點的距離分別為LD、LE、LF . 根據(jù)該同學的實驗,請你回答下列問題: (1) 小球m1與m2發(fā)生碰撞后,m1的落點是圖中的________點,m2的落點是圖中的________點. (2) 用測得的物理量來表示,只要滿足

19、關(guān)系式________,則說明碰撞中動量是守恒的. (3) 用測得的物理量來表示,只要再滿足關(guān)系式________,則說明兩小球的碰撞是彈性碰撞. 第 13 頁 共 13 頁 參考答案 一、 單選題 (共1題;共2分) 1-1、 二、 多選題 (共1題;共3分) 2-1、 三、 填空題 (共3題;共6分) 3-1、 4-1、 5-1、 四、 實驗探究題 (共7題;共40分) 6-1、 6-2、 6-3、 7-1、 7-2、 7-3、 8-1、 8-2、 8-3、 9-1、 9-2、 9-3、 10-1、 10-2、 10-3、 11-1、 11-2、 11-3、 12-1、 12-2、 五、 綜合題 (共1題;共5分) 13-1、 13-2、 13-3、

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