2023一輪復(fù)習(xí)課后速練30 6.4 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

2023一輪復(fù)習(xí)課后速練(三十)非選擇題1．(2022·浙江模擬)為探究動(dòng)量守恒定律，小明基于教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的新實(shí)驗(yàn)設(shè)備：(1)小明啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將小車輕推釋放，觀察打出的紙帶上的點(diǎn)是否均勻，若均勻，則證明______________．(2)小車前面的鐵針撞到橡皮泥后將與橡皮泥一同運(yùn)動(dòng)，此時(shí)小車________(填“能”或“不能”)做勻速運(yùn)動(dòng)．(3)如圖乙為小車在未接觸橡皮泥時(shí)打出的一條紙帶的一部分．若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為25 Hz，則小車此時(shí)運(yùn)動(dòng)的速度為________ m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(4)現(xiàn)根據(jù)(3)知道了小車一開始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為v1，為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，還需要測量的有________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.【答案】　(1)摩擦力已經(jīng)平衡　(2)能　(3)0.88　(4)小車的質(zhì)量，橡皮泥的質(zhì)量，小車與橡皮泥碰撞后打出的紙帶任意三個(gè)點(diǎn)及以上之間各點(diǎn)的間距【思維分析】 (1)將小車輕推釋放，觀察打出的紙帶上的點(diǎn)若均勻，則證明其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力平衡即摩擦力已經(jīng)平衡．(2)小車前面的鐵針撞到橡皮泥后將與橡皮泥一同運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榇藭r(shí)小車已經(jīng)平衡摩擦力所以可以做勻速運(yùn)動(dòng)．(3)小車此時(shí)運(yùn)動(dòng)的速度為v＝≈0.88 m/s.(4)假設(shè)該過程動(dòng)量守恒，則有m1v1＝(m1＋m2)v2，即需要測量的有，小車的質(zhì)量，橡皮泥的質(zhì)量，小車與橡皮泥碰撞后打出的紙帶任意三個(gè)點(diǎn)及以上之間各點(diǎn)的間距．2．(2020·課標(biāo)全國Ⅰ)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等．實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)開動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間________時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；(2)用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2；(3)用細(xì)線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細(xì)線水平拉動(dòng)滑塊；(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動(dòng)下從左邊開始運(yùn)動(dòng)，和計(jì)算機(jī)連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時(shí)間Δt1、Δt2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t12；(5)在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I＝________，滑塊動(dòng)量改變量的大小Δp＝________；(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d＝1.000 cm，m1＝1.50×10－2 kg，m2＝0.400 kg，Δt1＝3.900×10－2 s，Δt2＝1.270×10－2 s，t12＝1.50 s，取g＝9.80 m/s2.計(jì)算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1；(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(7)定義δ＝×100%，本次實(shí)驗(yàn)δ＝________%(保留1位有效數(shù)字)．【答案】　(1)大約相等　(5)m1gt12　m2(6)0.221　0.212　(7)4【思維分析】 (1)當(dāng)經(jīng)過A，B兩處的光電門時(shí)間大約相等時(shí)，速度相等，此時(shí)由于阻力很小，可以認(rèn)為導(dǎo)軌是水平的．(5)由I＝Ft，知I＝m1gt12.由Δp＝m2v2－m2v1知Δp＝m2·－m2·＝m2.(6)代入數(shù)值知，沖量I＝m1gt12＝1.5×10－2×9.8×1.5 N·s≈0.221 N·s動(dòng)量改變量Δp＝m2≈0.212 kg·m·s－1.(7)δ＝×100%＝×100%≈4%.3.(2021·河北模擬)Tracker軟件是一種廣泛使用的視頻分析軟件．某學(xué)生利用Tracker軟件對一維碰撞的實(shí)驗(yàn)視頻進(jìn)行分析，視頻中m1＝15 g的小球碰撞原來靜止的m2＝10 g的小球，由視頻分析可得它們在碰撞前、后的x－t圖像如圖所示．(1)由圖可知，入射小球碰撞前的m1v1是________ kg·m/s，入射小球碰撞后的m1v′1是________kg·m/s，被碰小球碰撞后的m2v′2是________kg·m/s，由此得出結(jié)論__________________________________．(2)碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為e＝，其中v1和v2分別是碰撞前兩物體的速度，v′1和v′2分別是碰撞后兩物體的速度，彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e＝1，非彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e<1，該實(shí)驗(yàn)碰撞的恢復(fù)系數(shù)e＝________，可判斷該視頻中的碰撞屬于________(填“彈性碰撞”或“非彈性碰撞”)．【答案】　(1)0.015　0.007 5　0.007 5　兩小球碰撞前、后的總動(dòng)量相等(或碰撞中兩小球動(dòng)量守恒)　(2)0.25　非彈性碰撞【思維分析】 (1)由圖像可知，碰前入射小球的速度v1＝＝＝1 m/s，碰后入射小球的速度v′1＝＝＝0.5 m/s，被碰小球碰后的速度v′2＝＝＝0.75 m/s，入射小球碰撞前的動(dòng)量p1＝m1v1＝0.015 kg·m/s，入射小球碰撞后的動(dòng)量p′1＝m1v′1＝0.007 5 kg·m/s，被碰小球碰撞后的動(dòng)量p′2＝m2v′2＝0.007 5 kg·m/s，碰后系統(tǒng)的總動(dòng)量p′＝m1v′1＋m2v′2＝0.015 kg·m/s，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)：兩小球碰撞前、后的總動(dòng)量相等，即碰撞中兩小球的動(dòng)量守恒．(2)根據(jù)碰撞系數(shù)的定義，有e＝＝＝0.25，由彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e＝1，非彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e<1可知，該碰撞過程屬于非彈性碰撞．4．(2022·遼寧模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)下方桌子的邊沿有一豎直立柱，球2放置于立柱上，實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)懸點(diǎn)，使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2接觸且兩球等高．將球1拉離平衡位置，保持細(xì)繩拉直，使用量角器測量繩子與豎直方向的夾角為θ1，靜止釋放球1，當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對心碰撞．碰后球1被彈回，向右最遠(yuǎn)可擺位置繩子與豎直方向夾角為θ2，球2落到水平地面上．測量球2球心到地面高度H和球2做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移s，然后再測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量是否守恒，重力加速度為g.(1)要計(jì)算碰撞前后球1的速度，還需要測量的物理量是________．A．球1的質(zhì)量m1B．球2的質(zhì)量m2C．直角量角器的半徑RD．懸點(diǎn)到球1球心距離L(2)球2碰撞后的速率的表達(dá)式v2＝____________________；根據(jù)測量的物理量，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為____________________．(使用題干所給物理量和(1)問所測物理量表示)【答案】　(1)D　(2)s　m1＝m2s－m1【思維分析】 (1)由動(dòng)能定理可得m1gL(1－cos θ1)＝m1v02，碰撞前球1速度v0＝由動(dòng)能定理可得m1gL(1－cos θ2)＝m1v12，碰撞后球1速度v1＝所以還需要測量懸點(diǎn)到球1球心距離L，故選D項(xiàng)．(2)根據(jù)平拋規(guī)律有球2碰后速度v2＝＝s，根據(jù)動(dòng)量守恒表達(dá)式m1v0＝m2v2－m1v1，因此需要驗(yàn)證m1＝m2s－m1.5.(2021·陜西模擬)在實(shí)驗(yàn)室里為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，采用如圖所示裝置．先將入射小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在四分之一圓弧軌道上留下壓痕，再把被碰小球b放在斜槽軌道末水平段的最右端，讓入射小球a仍從固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和被碰小球b相碰后，兩球分別落在圓弧的不同位置處，重復(fù)多次，找到平均落點(diǎn)M、P、N.用量角器量出O′P、O′M、O′N與豎直方向的夾角分別為θ1、θ2、θ3.(1)若入射小球a質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球b質(zhì)量為m2，半徑為r2，則________；A．m1>m2，r1>r2　　　　　　 B．m1>m2，r1<r2C．m1>m2，r1＝r2 D．m1<m2，r1＝r2(2)放上被碰小球b，兩球相碰后，小球a的落地點(diǎn)是圖中圓弧面上的________點(diǎn)，小球b的落地點(diǎn)是圖中圓弧面上的________點(diǎn)；(3)設(shè)入射小球a的質(zhì)量為m1，被碰小球b的質(zhì)量為m2，則在用該裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)，所得驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的結(jié)論為(用題中所給物理量的字母表示)________．【答案】　(1)C　(2)M　N　(3)m1＝m1＋m2【思維分析】 (1)為防止兩球碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量；為使兩球發(fā)生對心碰撞，兩球半徑應(yīng)相等，故C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．故選C項(xiàng)．(2)小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)圓弧軌道的半徑為R，設(shè)軌道末端與小球落點(diǎn)連線與豎直方向夾角為θ，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v，水平方向x＝Rsin θ＝vt，豎直方向y＝Rcos θ＝gt2，解得v＝，則θ越大，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v越大，兩球發(fā)生碰撞后入射球的速度變小，小于碰撞前入射球的速度，且小于被碰球的速度，則P點(diǎn)是碰撞前入射球a球的落點(diǎn)，M是入射球a碰撞后的落點(diǎn)，N點(diǎn)是被碰球碰撞后的落點(diǎn)．(3)入射球碰撞前的速度v0＝，碰撞后的速度v1＝，被碰球碰撞后的速度v2＝，兩球碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得m1v0＝m1v1＋m2v2，整理得m1＝m1＋m2.6.(2022·廣東模擬)在一次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)選用了兩個(gè)外形相同的硬質(zhì)小球A和B，小球A質(zhì)量較大，小球B質(zhì)量較?。撏瑢W(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：若在水平面上用B球去撞擊原來靜止的A球，碰后A球向前運(yùn)動(dòng)，B球向后運(yùn)動(dòng)．為了驗(yàn)證上述碰撞現(xiàn)象中動(dòng)量守恒，該同學(xué)計(jì)劃用如圖所示的圓弧軌道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，軌道固定在水平面上，內(nèi)側(cè)光滑．實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別將小球M、N放在豎直平面內(nèi)的半圓形軌道內(nèi)側(cè)(軌道半徑遠(yuǎn)大于小球半徑)．現(xiàn)讓小球M從與圓心O等高處由靜止釋放，在底部與靜止的小球N發(fā)生正碰．(1)實(shí)驗(yàn)中，若實(shí)驗(yàn)室里有如下所述的四個(gè)小球：①半徑為r的玻璃球②半徑為2r的玻璃球③半徑為1.5r的鋼球④半徑為2r的鋼球為了便于測量，M球應(yīng)選用________，N球應(yīng)選用________(填編號)．(2)實(shí)驗(yàn)中不用測量的物理量為________．①小球M的質(zhì)量m1和小球N的質(zhì)量m2②圓弧軌道的半徑R③小球M碰后上升的最高處與O點(diǎn)的連線與豎直方向的夾角θ1④小球N碰后上升的最高處與O點(diǎn)的連線與豎直方向的夾角θ2(3)用上述測得的物理量表示碰撞中滿足動(dòng)量守恒定律的等式為________．【答案】　(1)②　④　(2)②　(3)m1＝－m1＋m2【思維分析】 (1)在本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇直徑相同的小球，為了讓M球碰后反彈，要用質(zhì)量小的小球去碰撞質(zhì)量大的小球；由給出的小球可知，M球應(yīng)選用②.N球應(yīng)選用④.且用②小球去碰撞④小球．(2)小球與軌道間無摩擦，運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得m1gR＝m1v2m1gR(1－cos θ1)＝m1v12，m2gR(1－cos θ2)＝m2v22以M球碰前的速度方向?yàn)檎较?/span>，由動(dòng)量守恒定律得m1v＝m1(－v1)＋m2v2聯(lián)立解得m1＝－m1＋m2，可知需要測出兩球的質(zhì)量和碰撞后兩球上升的最高點(diǎn)與O點(diǎn)的連線與豎直方向的夾角，故需要測量的量為①③④，不需要測量的量為②.故選②.(3)由(2)中的分析可知，等式為m1＝－m1＋m2.7．(2022·浙江模擬)如圖甲所示的裝置叫作阿特伍德機(jī)，是英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德(G·Atwood 1747－1807)創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，用來研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．某同學(xué)對該裝置加以改進(jìn)后用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律和動(dòng)量守恒定律，如圖乙所示．(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g)(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度如圖丙所示，則d＝________mm；然后將質(zhì)量均為m(A含擋光片和掛鉤、B含掛鉤)的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，A置于桌面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，測量出擋光片中心到固定光電門中心的豎直距離h； (2)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)在B的下端掛上質(zhì)量也為m的物塊C(含掛鉤)，讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，光電門記錄擋光片擋光的時(shí)間為Δt1.如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為________，引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因有________________(寫一條即可)；(3)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，該同學(xué)讓A在桌面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，將B從靜止位置豎直上升s后由自由下落，直到光電門記錄下?lián)豕馄瑩豕獾臅r(shí)間為Δt2(B未接觸桌面)，則驗(yàn)證繩繃緊過程中系統(tǒng)沿繩方向動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為________；如果該同學(xué)忘記將B下方的C取下，完成測量后，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為________．【答案】　(1)6.65　(2)gh＝　繩子有一定的質(zhì)量　(3)＝　2＝3【思維分析】 (1)由圖示游標(biāo)卡尺可知，游標(biāo)尺是20分度的，游標(biāo)尺的精度為0.05 mm，游標(biāo)卡尺示數(shù)為6 mm＋13×0.05 mm＝6.65 mm.(2)動(dòng)能的增加量ΔEk＝·3mv2＝m，勢能的減少量ΔEp＝mgh，要滿足的表達(dá)式為ΔEk＝ΔEp，即gh＝.繩子自身有一定的質(zhì)量，會(huì)獲得一部分能量，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)有誤差．(3)A通過光電門瞬間的速度為vA＝，B自由下落s距離過程，由機(jī)械能守恒定律得mgs＝mvB2，解得vB＝，繩子繃緊前系統(tǒng)動(dòng)量p＝mvB＝m，繩子繃緊后A、B一起運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)動(dòng)量p′＝2mvA＝，繩子繃緊過程A、B組成的系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒，即p＝p′，整理得＝.若沒有摘去C，B、C自由下落，機(jī)械能守恒，B下落s距離過程，由機(jī)械能守恒定律得2mgs＝·2mvBC2，解得vBC＝，繩子繃緊前系統(tǒng)動(dòng)量p＝2mvBC＝2m，繩子繃緊A、B、C三個(gè)物體速度相同后它們一起向下做加速運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，設(shè)繩子繃緊后系統(tǒng)的速度為v，擋光片經(jīng)過光電門時(shí)系統(tǒng)的速度為v′，由機(jī)械能守恒定律得mgh＝·3mv′2－·3mv2，擋光片經(jīng)過光電門時(shí)系統(tǒng)的速度v′＝，解得v＝，繩子繃緊后系統(tǒng)的總動(dòng)量p′＝3mv′＝3m，繩子繃緊過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，即p＝p′，整理得2＝3.

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