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1、河北省2013高考物理二轮复习 实验专题训练 验证动量守恒定律河北2013高考二轮复习实验专题训练验证动量守恒定律1为了使“验证动量守恒定律”的实验成功，下列应注意的事项中正确的是A两球相碰时，它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞B入射小球始终从同一高度释放，然后选取其中水平射程最远的一点，作为小球落点的位置C重复多次实验，用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点圈在里面，取圆内任一点作为落点的平均位置D改变入射球的释放高度，并多次释放测出各次的水平位移，求出其平均值后再代入守恒式进行验证【答案】A.在“验证动量守恒定律”的实验中，让质量为m1的小球从斜槽轨道上某处自由滚下，与静止在轨
2、道末端的质量为m2的小球发生对心碰撞，如图所示.某位同学认为实验中有如下事项，你认为其中正确的是_.A.轨道末端必须调整到水平B.实验中必须测量斜槽末端离地面的高度C.实验中必须测量两个小球的直径D.N点为m1落地点的位置【答案】A65.9均可) （2）A、B、D （3）C5.气垫导轨是一种常用的实验仪器.它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；b.调整气垫导轨，
3、使导轨处于水平；c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d.用刻度尺测出滑块A的左端至挡板C的距离L1；e.按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2.（1）实验中还应测量的物理量是 ；（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是 .上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是 （回答两点即可）.（3）利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式.如不能，请说明理由.6、某同学利用如
4、图所示的装置验证动量守恒定律.图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度,A、B两摆球均很小，质量之比为12.当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触.向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45角，然后将其由静止释放.结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30.若本实验允许的最大误差为4%，此实验是否成功地验证了动量守恒定律.【解析】设摆球A、B的质量分别为mA、mB，摆长为l,B球的初始高度为h1,碰撞前B球的速度为vB.在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得h1=l(1-cos45), =mBgh1. 设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p1、p2.有p1=mBvB. 7.
5、如图所示, 在“验证动量守恒定律”实验中, P为入射球A未与被碰球B碰撞时的落点, M为它与B球碰后的落点, N为B球的落点, 这个实验对小球质量MA和MB的要求是MA_MB(填“”、“”或“”). 为了能用OP长度表示球A的初速度, OM和ON长度分别表示球A与球B的末速度, 则必须做到_, 用图中标出的符号和测出的数据列出验证动量守恒的表达式为_. 解析: 为保证A碰后速度仍向右, MAMB; A、B碰后均为平抛运动, 由svt, 只有t相同, s才能表示v, 所以A、B球心碰前必在同一水平线上. 答案: 碰前A、B两球心等高MAOPMAOMMBON. 如图所示, 在水平光滑轨道上停着甲、
6、乙两辆实验小车, 甲车系一穿过打点计时器的纸带, 当甲车获得某一向右速度时, 随即启动打点计时器, 甲车运动一段距离后, 与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动. 纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图1426所示. 电源频率为50 Hz, 则碰撞前甲车运动速度大小为_m/s, 甲、乙两车碰撞后的速度大小为_m/s, 该碰撞属于_碰撞. 解析: 碰撞前后都是匀速直线运动, 利用公式v求得碰撞前后的速度. 碰前甲的速度为v11.2 cm/0.02 s0.6 m/s, 碰后共同速度为v20.78 cm/0.02 s0.39 m/s.由于碰后两车成为一个整体, 所以其碰撞为完全非弹性碰撞. 答案:
7、 0.600.39完全非弹性.某同学把两块大小不同的木块用细线连接, 中间夹一被压缩了的轻质弹簧, 如图所示, 将这一系统置于光滑的水平桌面上, 烧断细线, 观察物体的运动情况, 进行必要的测量, 验证物体间相互作用时动量守恒. (1)该同学还必须有的器材是_. (2)需要直接测量的数据是_. (3)用所得数据验证动量守恒的关系式是_. 解析: 烧断细线后两木块在弹力作用下向相反的方向运动, 两木块离开桌面后分别做平抛运动. 由平抛运动规律知, 两木块在水平方向为匀速运动, 且运动时间相同, 同时落地, 两者水平位移分别为s1v1t1, s2v2t2, 又t1t2, 若要验证m1v1m2v2,
8、 只需验证m1s1m2s2.因此, 需要用刻度尺分别测出两者落地点到桌子两侧边的水平距离s1、s2, 用天平测两者的质量m1、m2.答案: (1)刻度尺、天平(2)两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2(3)m1s1m2s2. 为了验证动量守恒定律, 在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块, 每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连, 两个打点计时器所用电源的频率均为B.气垫导轨正常工作后, 接通两个打点计时器的电源, 并让两滑块以不同的速度相向运动, 两滑块相碰后粘在一起继续运动. 图乙为某次实验打出的、点迹清晰的两条纸带各自的一部分, 在纸带上以同间
9、距的6个连续点为一段划分纸带, 用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位, 那么, 碰撞前两滑块的动量大小分别为_、_, 两滑块的总动量大小为_; 碰撞后的两滑块的总动量大小为_. 重复上述实验, 多做几次. 若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等, 则动量守恒定律得到验证. 解析: 动量pmv, 根据vs/5T可知两滑块碰前的速度分别为v10.2s1b、v20.2s3b, 则碰前两滑块动量分别为0.2abs1和0.2abs3, 总动量大小为av1av20.2ab(s1s3); 碰撞后两滑块的总动量大小为2av2as2/(5T)0.4abs2.答案
10、: 0.2abs30.2abs1(第1、2空答案可互换)0.2ab(s1s3)0. 4abs2. 某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验: 在小车A的前端粘有橡皮泥, 推动小车A使之做匀速运动, 然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体, 继续做匀速运动. 他设计的装置如图 (a)所示. 在小车A后连着纸带, 电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz, 长木板下垫着小木片以平衡摩擦力. (1)若已测得打点的纸带如图1429(b)所示, 并测得各计数点的间距(已标在图上). A为运动的起点, 则应选_段来计算A碰撞前的速度, 应选_段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“A
11、B”“BC”“CD”或“DE”). (2)已测得小车A的质量m10.4 kg, 小车B的质量m20.2 kg, 则碰前两小车的总动量大小为_kgm/s, 碰后两小车的总动量大小为_kgm/s.解析: (1)从分析纸带上打点情况看, BC段既表示小车做匀速运动, 又表示小车有较大速度, 因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况, 应选用BC段计算A的碰前速度. 从CD段打点情况看, 小车的运动情况还没稳定, 而在DE段小车做匀速运动, 故应选用DE段计算碰后A和B的共同速度. (2)小车A在碰撞前速度大小为v0 m/s1.050 m/s小车A在碰撞前动量大小为p0mAv00.41.050
12、 kgm/s0.420 kgm/s碰撞后A、B共同速度大小为v m/s0.695 m/s碰撞后A、B的总动量大小为p(mAmB)v(0.20.4)0.695 kgm/s0.417 kgm/s.答案: (1)BCDE(2)0.4200.417.如图是用来验证动量守恒的实验装置, 弹性球1用细线悬挂于O点, O点下方桌子的边沿有一竖直立柱. 实验时, 调节悬点, 使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高. 将球1拉到A点, 并使之静止, 同时把球2放在立柱上. 释放球1, 当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞. 碰后球1向左最远可摆到B点, 球2落到水平地面上的C点. 测出有关数据即可验证
13、1、2两球碰撞时动量守恒. 现已测出A点离水平桌面的高度为a, B点离水平桌面的高度为b, C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外, 图14210还需要测量的量是_、_和_. (2)根据测量的数据, 该实验中动量守恒的表达式为_. (忽略小球的大小)解析: (1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化, 根据弹性球1碰撞前后的高度a和b, 由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度, 故只要再测量弹性球1的质量m1, 就能求出弹性球1的动量变化; 根据平抛运动的规律, 只要测出立柱高h和桌面高H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化, 故只要测量弹性球2的质量和立柱高h、桌面高H就能求出弹性球2的动量变化. (2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程2m12m1m2答案: (1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面高H(2)2m12m1m2.为了证明碰撞中的动量守恒
