【優(yōu)化方案】2020浙江高考物理總復(fù)習(xí) 第13章 實(shí)驗(yàn)十五探究碰撞中的不變量知能優(yōu)化演練 大綱人教版（通用）

探究碰撞中的不變量 1．(2020年北京朝陽(yáng)區(qū)期中測(cè)試)如圖13－4－9所示，甲、乙為兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的裝置圖． 圖13－4－9 (1)甲、乙兩圖中，可以“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的裝置圖是________． (2)關(guān)于甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________． A．只有甲實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量質(zhì)量 B．只有乙實(shí)驗(yàn)中需要記錄時(shí)間 C．乙實(shí)驗(yàn)必須使用重垂線 D．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要使用刻度尺 解析：(1)甲圖用來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒，乙圖用來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒． (2)乙實(shí)驗(yàn)不需要重垂線． 答案：(1)甲　(2)AD 2．(2020年寧波效實(shí)中學(xué)期中練習(xí))如圖13－4－10所示為“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”的實(shí)驗(yàn)裝置． 圖13－4－10 (1)下列說(shuō)法中不符合本實(shí)驗(yàn)要求的是________．(選填選項(xiàng)前面的字母) A．入射球比靶球質(zhì)量大或者小均可，但二者的直徑必須相同 B．在同一組實(shí)驗(yàn)的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放 C．安裝軌道時(shí)末端必須水平 D．需要的測(cè)量?jī)x器有天平和刻度尺 (2)實(shí)驗(yàn)中記錄了軌道末端在記錄紙上的豎直投影為O點(diǎn)，經(jīng)多次釋放入射球，在記錄紙上找到了兩球的平均落點(diǎn)位置M、P、N，并測(cè)得它們到O點(diǎn)的距離分別為、和.已知入射球的質(zhì)量為m1，靶球的質(zhì)量為m2，如果測(cè)得m1·＋m2·近似等于________，則可認(rèn)為成功驗(yàn)證了碰撞中的動(dòng)量守恒． 答案：(1)A　(2)m1 3．(2020年溫州八校聯(lián)考)如圖13－4－11所示，A、B兩擺擺長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1和L2，擺球質(zhì)量分別為m1和m2，且m1＜m2.靜止時(shí)，兩球在懸點(diǎn)正下方剛好接觸且球心同高，現(xiàn)將A擺在紙平面內(nèi)向左拉離平衡位置，使擺線水平，然后釋放．當(dāng)A擺擺到最低點(diǎn)時(shí)兩球碰撞，碰后A球被反彈，反彈后最大偏角為α，B球向右擺動(dòng)，最大偏角為β，則碰撞過(guò)程中一定守恒的是________(選填“動(dòng)能”或“動(dòng)量”)，守恒的關(guān)系式為_(kāi)___________． 圖13－4－11 解析：兩球在最低點(diǎn)碰撞時(shí)，水平方向上所受合外力為零，動(dòng)量守恒，設(shè)碰前瞬間A球速度為v1.由機(jī)械能守恒，對(duì)A球 m1v＝mgL1① 設(shè)A、B球碰后瞬間的速度分別為v′1和v′2，由機(jī)械能守恒． 對(duì)A球：m1v′12＝m1gL1(1－cosα)② 對(duì)B球：m2v′22＝m2gL2(1－cosβ)③ 由動(dòng)量守恒 m1v1＝－m1v′1＋m2v′2④ 由①②③④式得 m1(1＋)＝m2. 答案：動(dòng)量　m1(1＋)＝m2. 4．(2020年天津?yàn)I海新區(qū)重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)能夠通過(guò)噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消除掉摩擦力的影響，因此成為重要的實(shí)驗(yàn)器材，氣墊導(dǎo)軌和光電門、數(shù)字毫秒計(jì)配合使用能完成許多實(shí)驗(yàn)． 現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材：(名稱、圖象、編號(hào)如圖13－4－12所示) 圖13－4－12 利用以上實(shí)驗(yàn)器材還可以完成“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)． 為完成此實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)原理設(shè)定為：m1v0＝(m1＋m2)v (1)針對(duì)此原理，我們應(yīng)選擇的器材編號(hào)為：____________； (2)在我們所選的器材中：________器材對(duì)應(yīng)原理中的m1(填寫器材編號(hào))． 答案：(1)ABC　(2)B 5．(2020年廣東模擬)氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦，我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖13－4－13所示，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下： 圖13－4－13 a．松開(kāi)手的同時(shí)，記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)計(jì)時(shí)器結(jié)束計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1、t2. b．在A、B間水平放入一個(gè)輕彈簧，用手壓住A、B使彈簧壓縮，放置在氣墊導(dǎo)軌上，并讓它靜止在某個(gè)位置． c．給導(dǎo)軌送氣，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平． d．用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1，B的右端至D板的距離L2. (1)實(shí)驗(yàn)步驟的順序是________． (2)實(shí)驗(yàn)中還需要的測(cè)量?jī)x器是________，還需要測(cè)量的物理量是________________________． (3)利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是________． (4)實(shí)驗(yàn)中彈簧與A或B滑塊是連接好還是不連接好？________，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 答案：(1)cbda (2)天平　A、B兩滑塊的質(zhì)量M1、M2 (3)M1L1/t1＝M2L2/t2 (4)連接好　可以避免因漏記彈簧的動(dòng)量而帶來(lái)較大的實(shí)驗(yàn)誤差 6．(2020年遼寧模擬)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖13－4－14甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差． 圖13－4－14 (1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； ②向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣； ③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向； ④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間； ⑥先__________________，然后____________________________________________， 讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)； ⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖乙所示； ⑧測(cè)得滑塊1的質(zhì)量310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g. 完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容． (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)_______kg·m/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)_______kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)． (3)試說(shuō)明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是__________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)滑塊． (2)作用前系統(tǒng)的總動(dòng)量為滑塊1的動(dòng)量p0＝m1v0. v0＝ m/s＝2.00 m/s，p0＝0.310×2.00 kg·m/s＝0.620 kg·m/s.作用后系統(tǒng)的總動(dòng)量為滑塊1和滑塊2的動(dòng)量和，且此時(shí)兩滑塊具有相同的速度v，v＝ m/s＝1.20 m/s，p＝(m1＋m2)v＝(0.310＋0.205)×1.20 kg·m/s＝0.618 kg·m/s. (3)存在誤差的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦. 答案：(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源　放開(kāi)滑塊1 (2)0.620　0.618 (3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦