发布时间 : 星期三 文章2020年高考物理一轮复习第7章动量守恒定律实验专题(七)第34讲验证动量守恒定律学案解析版更新完毕开始阅读77cd97e70166f5335a8102d276a20029bd64638c
答案 (1)C (2)AC (3)BCD (4)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON
解析 (1)在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，则有m1v0＝m1v1＋m2v2，在碰撞过程中121212m1－m2
动能不增加，则有m1v0≥m1v1＋m2v2，解得v1≥v0，要使碰后入射小球的速度v1>0，
222m1＋m2则m1－m2>0，即m1>m2，为了使两球发生正碰，两小球的半径应相同，r1＝r2，故C正确。
(2)P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球落点的平均位置，N为碰后被
OP碰小球落点的平均位置，碰撞前入射小球的速度v1＝
，碰撞后入射小球的速度v2＝
2hgOM，碰撞后被碰小球的速度v3＝2hON2h，若m1v1＝m2v3＋m1v2，则表明通过该实验验证了两
gg球碰撞过程中动量守恒，整理得m1·OP＝
m1·OM＋m2·ON，因此需要的测量工具有刻度尺和天平，故A、C正确。
(3)验证动量守恒定律的实验，必须保证斜槽轨道末端切线水平，斜槽轨道不必要光滑，故A错误，B正确；为保证球的初速度相等，入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；释放点越高，水平位移越大，位移测量的相对误差就越小，故D正确。
(4)根据(2)的解答可知，表达式为m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。
2．(2018·大连模拟)如图甲所示，在做验证动量守恒定律的实验时，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，继续匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力。
(1)若获得纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)。A为运动起始的第一点，则应选________段来计算A的碰前速度，应选________段来计算A和B碰后的共同速度。
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(选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)
(2)已测得小车A的质量mA＝0.30 kg，小车B的质量为mB＝0.20 kg，由以上测量结果可得碰前系统总动量为________ kg·m/s，碰后系统总动量为________ kg·m/s。(结果保留三位有效数字)
(3)实验结论：__________________________________________________。 答案 (1)BC DE (2)1.04 1.03
(3)在误差允许的范围内，小车A、B组成的系统碰撞前后总动量守恒
解析 (1)推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度。
(2)碰前系统的动量即A的动量，p1＝mAv0＝mA·kg·m/s，碰后的总动量p2＝(mA＋mB)v2＝(mA＋mB)·kg·m/s。
(3)由实验数据可知，在误差允许的范围内，小车A、B组成的系统碰撞前后总动量守恒。 3．(2018·济宁模拟)为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2(m1>m2)。
②按照如图所示的那样，安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端处的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端。
BC0.3450
＝0.30× kg·m/s＝1.04 5T5×0.02
DE0.2060＝0.50× kg·m/s＝1.03 5T5×0.02
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③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。
④将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和m2在斜面上的落点位置。
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。
(1)小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点是图中的________点，m2的落点是图中的________点。
(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式________________，则说明碰撞中动量守恒。
(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式________________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。
答案 (1)D F (2)m1LE＝m1LD＋m2LF (3)m1LE＝m1LD＋m2LF
解析 设斜面BC的倾角为θ，小球从斜面顶端平抛落到斜面上，位移大小为L，由平12
抛运动的知识可知，Lcosθ＝vt，Lsinθ＝gt，可得v＝Lcosθ2cosθg2Lsinθ＝
gL2sinθ，由于θ、g都是恒量，所以v∝L，v∝L，所以动量守恒的表达式可以
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化简为m1LE＝m1LD＋m2LF，弹性碰撞时机械能守恒的表达式可以化简为m1LE＝m1LD＋m2LF。
4．(2018·衡阳模拟)某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球A和B，实验的主要步骤如下：
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A．用天平测得A、B两球的质量分别为m1、m2，且m1>m2
B．如图所示安装器材，在竖直木板上记下O点(与置于C点的小球球心等高)，调节斜槽使其末端C切线水平
C．先在C处不放球B，将球A从斜槽上的适当高度由静止释放，球A抛出后撞在木板上的平均落点为P
D．再将球B置于C点，让球A从斜槽上同一位置静止释放，两球碰后落在木板上的平均落点为M、N
E．用刻度尺测出三个平均落点到O点的距离分别为hM、hP、hN 回答下列问题：
(1)若C点到木板的水平距离为x，小球平均落点到O点的距离为h，重力加速度为g，则小球做平抛运动的初速度v0＝________。
(2)上述实验中，碰后B球的平均落点位置应是________(选填“M”或“N”)。 (3)若关系式________________(用题中所测量的物理量的符号表示)成立，则说明了两小球碰撞中动量守恒。
答案 (1)x(3)m11＝m1
g (2)M 2h1
hPhN＋m2
1
hM
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解析 (1)由平抛运动规律得，竖直方向h＝gt，水平方向x＝v0t，解得水平速度v0
2＝xg。 2h(2)由于水平位移相同，碰后速度越大，则飞行时间越短，竖直方向下落高度越小，故
碰后B球的平均落点应在M处。
(3)根据(1)中所求可得，碰前A球的速度vA＝xg；碰后A、B两球的速度分别为2hP 20