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2019届高三物理专题训练之 验证动量守恒定律

2019 届高三物理专题训练之 验证动量守恒定律(实验) 典例 1. (2014· 全国Ⅱ卷· 35(2))现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。 在图(a)中, 气垫导 轨上有 A、B 两个滑块,滑块 A 右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带 相连;滑块 B 左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录 遮光片通过光电门的时间。 实验测得滑块 A 的质量 m1=0.310 kg, 滑块 B 的质量 m2=0.108 kg, 遮光片的宽度 d=1.00 cm; 打点计时器所用交流电的频率 f=50.0 Hz。 将光电门固定在滑块 B 的右侧,启动打点计时器,给滑块 A 一向右的初速度,使它与 B 相 碰.碰后光电计时器显示的时间为 ΔtB=3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。 若实验允许的相对误差绝对值(? ?碰撞前后总动量之差?×100%)最大为 5%,本实验是否在误 ? 碰前总动量 ? ? 差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。 1.某同学用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验。先将 a 球从斜槽轨道上某 固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复 10 次;再把同样大小 的 b 球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置,让 a 球仍从原固定点由静止开始滚下, 和 b 球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复 10 次。 (1)本实验必须测量的物理量有________。 A.斜槽轨道末端到水平地面的高度 H B.小球 a、b 的质量 ma、mb C.小球 a、b 的半径 r D.小球 a、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间 t E.记录纸上 O 点到 A、B、C 各点的距离 OA、OB、OC F.a 球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差 h (2)根据实验要求,ma____mb。 (填“大于”“小于”或“等于”) (3)为测定未放小球 b 时,小球 a 落点的平均位置,把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的 O 点 对齐,如图乙给出了小球 a 落点附近的情况,由图可得 OB 距离应为________cm。 (4)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是____________________________。 2.用如图所示的装置来验证动量守恒定律,质量为 mA 的钢球 A 用细线悬挂于 O 点,质量 为 mB 的钢球 B 放在离地面高度为 H 的小支柱 N 上, O 点到 A 球球心的距离为 L,使悬线在 A 球释放前伸直, 且线与竖直线夹角为 α, A 球释放后摆到最低点时恰与 B 球正碰, 碰撞后, A 球把轻质指示针 OC 推移到与竖直线夹角 β 处,B 球落到地面上,地面上铺有一张盖有复 写纸的白纸 D,保持 α 角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个 B 球的落点。 (1)图中 x 应是 B 球初始位置到________的水平距离。 (2)为了验证两球碰撞过程动量守恒,应测得的物理量有: 。 (3)用测得的物理量表示碰撞前后 A 球、B 球的动量:pA=________,pA′=________,pB= ________,pB′=________。 3.如图 1 所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部 分碰撞前后的动量关系:先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下 重垂线所指的位置 O。 接下来的实验步骤如下: 步骤 1:不放小球 2,让小球 1 从斜槽上 A 点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽 可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置; 步骤 2:把小球 2 放在斜槽前端边缘位置 B,让小球 1 从 A 点由静止滚下,使它们碰撞,重 复多次,并使用与步骤 1 同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置; 步骤 3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置 M、P、N 离 O 点的距离,即线段 OM、 OP、ON 的长度。 (1)对于上述实验操作,下列说法正确的是________。 A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B.斜槽轨道必须光滑 C.斜槽轨道末端必须水平 D.小球 1 质量应大于小球 2 的质量 (2)上述实验除需测量线段 OM、OP、ON 的长度外,还需要测量的物理量有________。 A.A、B 两点间的高度差 h1 B.B 点离地面的高度 h2 C.小球 1 和小球 2 的质量 m1、m2 D.小球 1 和小球 2 的半径 r (3)当所测物理量满足表达式____________(用所测物理量的字母表示)时, 即说明两球碰撞遵 守动量守恒定律。如果还满足表达式______________(用所测物理量的字母表示)时,即说明 两球碰撞时无机械能损失。 (4)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图 2 所示。在水平槽末端与水 平地面间放置一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球 1 仍从斜槽上 A 点 由静止滚下,重复实验步骤 1 和 2 的操作,得到两球落在斜面上的平均落点 M′、P′、N′。用 刻度尺测量斜面顶点到 M′、P′、N′三点的距离分别为 L1、L2、L3。则验证两球碰撞过程中动 量守恒的表达式为________________(用所测物理量的字母表示)。 4.为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量),某同学选取了两个材质相同、体积不等 的立方体滑块 A 和 B,按下述步骤进行实验: 步骤 1:在 A、B 的相撞面分别装上橡皮泥,以便二者相撞以后能够立刻结为整体; 步骤 2:安装好实验装置如图,铝质轨道槽的左端是倾斜槽,右端是长直水平槽。倾斜槽和 水平槽由一小段 圆弧连接, 轨道槽被固定在水平桌面上, 在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码 频闪照相机; 步骤 3: 让滑块 B 静置于水平槽的某处, 滑块

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