（江蘇專(zhuān)用）2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動(dòng)量守恒 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律檢測(cè)

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1、（江蘇專(zhuān)用）2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動(dòng)量守恒 實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律檢測(cè) 1．(2019·揚(yáng)州模擬)為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是否為彈性碰撞，某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量相差比較大的小球，按下述步驟做了實(shí)驗(yàn)： ①用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量(分別為m1和m2，且m1>m2)． ②按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線(xiàn)水平，將一斜面BC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(kāi)始滾下，記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置． ④將小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下，使它們發(fā)生碰撞，

2、分別記下小球m1和m2在斜面上的落點(diǎn)位置． ⑤用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離．圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置，到B點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)D、LE、LF. 根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題： (1)在不放小球m2時(shí)，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下，m1的落點(diǎn)在圖中的________點(diǎn)，把小球m2放在斜槽末端邊緣處，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下，使它們發(fā)生碰撞，碰后小球m1的落點(diǎn)在圖中的________點(diǎn)． (2)若碰撞過(guò)程中，動(dòng)量和機(jī)械能均守恒，不計(jì)空氣阻力，則下列表達(dá)式中正確的有________． A．m1LF＝m1LD＋m2LE B．m

3、1L＝m1L＋m2L C．m1LE＝m1LD＋m2LF D．LE＝LF－LD 解析：(1)小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下，m1的落點(diǎn)在圖中的E點(diǎn)，小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度減小，都做平拋運(yùn)動(dòng)，所以碰撞后m1球的落地點(diǎn)是D點(diǎn)，m2球的落地點(diǎn)是F點(diǎn)． (2)設(shè)斜面傾角為θ，小球落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，小球從B點(diǎn)拋出時(shí)速度為v，則豎直方向有Lsin θ＝gt2，水平方向有Lcos θ＝vt， 解得v＝＝＝，所以v∝. 由題意分析得，只要滿(mǎn)足m1v1＝m2v2＋m1v′1，把速度v代入整理得：m1＝m1＋m2，說(shuō)明兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒； 若兩小球的

4、碰撞是彈性碰撞，則碰撞前后機(jī)械能沒(méi)有損失，則要滿(mǎn)足關(guān)系式： m1v＝m1v′＋m2v， 整理得m1LE＝m1LD＋m2LF，故C正確． 答案：(1)E　D　(2)C 2．(2019·鹽城期末)如圖所示，用碰撞實(shí)驗(yàn)器可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系． (1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過(guò)僅測(cè)量________(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問(wèn)題． A．小球開(kāi)始釋放高度h B．小球拋出點(diǎn)距地面的高度H C．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 (2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓入射球m1多次從斜軌上Q位

5、置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程O(píng)P，然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上Q位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)． 接下來(lái)要完成的必要步驟是________．(填選項(xiàng)前的符號(hào)) A．用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2 B．測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放的高度h C．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N E．測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(kāi)_________________________________(用(2)中測(cè)量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿(mǎn)足

6、的表達(dá)式為_(kāi)_________________________________(用(2)中測(cè)量的量表示)． 解析：(1)小球碰前和碰后的速度都用平拋運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)定，即v＝.而由H＝gt2知，每次豎直高度相等，平拋時(shí)間相等．即m1＝m1＋m2；則可得m1·＝m1·＋m2·.故只需測(cè)射程，因而選C. (2)由表達(dá)式知，在已知時(shí)，需測(cè)量m1、m2、和，故必要步驟為A、D、E. (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則 m1v0＝m1v1＋m2v2， 又＝v0t，＝v1t，＝v2t， 代入得m1＝m1＋m2； 若為彈性碰撞同時(shí)滿(mǎn)足機(jī)械能守恒，則 m1＝m1＋m2 得m1·2＝m1·2＋m2·2

7、. 答案：(1)C　(2)ADE (3)m1·＝m1·＋m2· m1·2＝m1·2＋m2·2 3．氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊，開(kāi)始時(shí)兩個(gè)滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧，滑塊間用繩子連接(如圖甲所示)，繩子燒斷后，兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，圖乙為它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz，由圖可知： (1)A、B離開(kāi)彈簧后，應(yīng)該做____________運(yùn)動(dòng)，已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g、300 g，根據(jù)照片記錄的信息，從圖中可以看出閃光照片有明顯與事實(shí)不相符合的地方是_______________________________________________

8、_________________________． (2)若不計(jì)此失誤，分開(kāi)后，A的動(dòng)量大小為_(kāi)_______kg·m/s，B的動(dòng)量的大小為_(kāi)_______kg·m/s.本實(shí)驗(yàn)中得出“在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒”這一結(jié)論的依據(jù)是________________________________________________________________． 解析：(1)A、B離開(kāi)彈簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在離開(kāi)彈簧前A、B均做加速運(yùn)動(dòng)，A、B兩滑塊的第一個(gè)間隔都應(yīng)該比后面勻速時(shí)相鄰間隔的長(zhǎng)度?。? (2)周期T＝＝0.1 s，v＝，由題圖知

9、A、B勻速時(shí)速度大小分別為vA＝0.09 m/s，vB＝0.06 m/s，分開(kāi)后A、B的動(dòng)量大小均為p＝0.018 kg·m/s，方向相反，滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，系統(tǒng)的總動(dòng)量為0. 答案：(1)勻速直線(xiàn)　A、B兩滑塊的第一個(gè)間隔 (2)0.018　0.018　A、B兩滑塊作用前后總動(dòng)量不變，均為0 4.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)制作了一個(gè)彈簧彈射裝置，輕彈簧兩端各放一個(gè)金屬小球(小球與彈簧不連接)，壓縮彈簧并鎖定，然后將鎖定的彈簧和兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)放在內(nèi)壁光滑的金屬管中(管徑略大于兩球直徑)，金屬管水平固定在離地面一定高度處，如圖所示．解除彈簧鎖定，則這兩個(gè)金屬小球可以同時(shí)沿同一直線(xiàn)向相反方向彈射．現(xiàn)要

10、測(cè)定彈射裝置在彈射時(shí)所具有的彈性勢(shì)能，并探究彈射過(guò)程所遵循的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)小組配有足夠的基本測(cè)量工具，并按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： ①用天平測(cè)出兩球質(zhì)量分別為m1、m2； ②用刻度尺測(cè)出兩管口離地面的高度均為h； ③解除彈簧鎖定彈出兩球，記錄下兩球在水平地面上的落點(diǎn)M、N. 根據(jù)該小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題： (1)要測(cè)定彈射裝置在彈射時(shí)所具有的彈性勢(shì)能，還需要測(cè)量的物理量有________． A．彈簧的壓縮量Δx B．兩球落地點(diǎn)M、N到對(duì)應(yīng)管口P、Q的水平距離x1、x2 C．小球直徑 D．兩球從彈出到落地的時(shí)間t1、t2 (2)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可得彈性勢(shì)能的表達(dá)式為_(kāi)_____

11、_______________． (3)用測(cè)得的物理量來(lái)表示，如果滿(mǎn)足關(guān)系式___________________________， 則說(shuō)明彈射過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒． 解析：(1)彈簧彈出兩球過(guò)程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，要測(cè)定壓縮彈簧的彈性勢(shì)能，可轉(zhuǎn)換為測(cè)定兩球被彈出時(shí)的動(dòng)能，實(shí)驗(yàn)中顯然可以利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)定平拋初速度以計(jì)算初動(dòng)能，因此在測(cè)出平拋運(yùn)動(dòng)下落高度的情況下，只需測(cè)定兩球落地點(diǎn)M、N到對(duì)應(yīng)管口P、Q的水平距離x1、x2，所以選B. (2)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝，初速度v0＝，因此初動(dòng)能Ek＝mv＝，由機(jī)械能守恒定律可知，壓縮彈簧的彈性勢(shì)能等于兩球平拋運(yùn)動(dòng)的初動(dòng)能之和，即Ep＝＋. (3)若彈射過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則m1v01＝m2v02，代入時(shí)間得m1x1＝m2x2. 答案：(1)B　(2)Ep＝＋　(3)m1x1＝m2x2