备考2019年高考物理一轮专题：第27讲实验：验证动量...

更新时间：2018-10-25 浏览次数：407 类型：一轮复习

一、单选题

1. (2017高一下·钦北期末)
如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒．入射小球质量为m₁ ，被碰小球质量为m₂ ， O点是小球抛出点在水平地面上的投影．实验时，先让入射小球m₁多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置，并记下此位置距O点的距离；然后把被碰小球m₂静置于水平轨道末端，再将入射小球m₁从倾斜轨道上S位置静止释放，与小球m₂相撞，多次重复此过程，并分别找到它们平均落点的位置距O点的距离．则下列说法正确的是（）

A . 实验中要求两小球半径相等，且满足m₁＜m₂ B . 实验中要求倾斜轨道必须光滑 C . 如果等式m₁x₂=m₁x₁+m₂x₃成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒 D . 如果等式m₁x₃=m₁x₁+m₂x₂成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒

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二、多选题

2. 在“探究碰撞中的不变量”实验中，对于最终的结论m₁v₁＋m₂v₂＝m₁v₁′＋m₂v₂′，下列说法正确的是（）

A . 仅限于一维碰撞 B . 任何情况下m₁v₁²＋m₂v₂²＝m₁v₁′²＋m₂v₂′²也一定成立 C . 式中的v₁、v₂、v₁′、v₂′都是速度的大小 D . 式中的不变量是m₁和m₂组成的系统的质量与速度乘积之和

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3. 某同学用如图所示装置来探究碰撞中的不变量，让质量为m₁的小球从斜槽某处由静止开始滚下，与静止在斜槽末端质量为m₂的小球发生碰撞。实验中必须要求的条件是（）

A . 斜槽必须是光滑的 B . 斜槽末端的切线必须水平 C . m₁与m₂的球心在碰撞瞬间必须在同一高度 D . m₁每次必须从同一高度处滚下

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三、填空题

4. 如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，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的运动情况，如图乙所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为m/s，碰撞后的共同速度大小为m/s。已测得甲小车的质量m₁=0.20kg，乙小车的质量m₂=0.10kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为kg•m/s；碰后总动量为kg•m/s。

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四、实验探究题

5. (2017高二下·廊坊期末) 在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙两种装置：
①若入射小球质量为m₁ ，半径为r₁；被碰小球质量为m₂ ，半径为r₂ ，则
A．m₁＞m₂ r₁＞r₂ B．m₁＞m₂ r₁＜r₂C．m₁＞m₂ r₁=r₂ D．m₁＜m₂ r₁=r₂
②若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是（填字母）
A．直尺 B．游标卡尺 c．天平 D．弹簧秤 E．秒表
③设入射小球的质量为m₁ ，被碰小球的质量为m₂ ，则在用乙装置实验时（P为碰前入射小球落点的平均位置），所得“验证动量守恒定律”的结论为（用装置图中的字母表示）．

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6. (2017高二上·淮北开学考) 如图1所示，在做“碰撞中的动量守恒”实验中．
1. （1）下面是本实验部分测量仪器或工具，需要的是　．
  
  A . 秒表 B . 天平 C . 刻度尺 D . 弹簧秤
2. （2）完成本实验，下列必须要求的条件是　　．
  
  A . 斜槽轨道末端的切线必须水平 B . 入射球和被碰球的质量必须相等 C . 入射球和被碰球大小必须相同 D . 入射球每次不必从轨道的同一位置由静止滚下
3. （3）某次实验中用游标卡尺测量小球的直径，如图2所示，该小球的直径为mm．
4. （4）某次实验中得出的落点情况如图3所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m₁和被碰小球质量m₂之比为．
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7. (2018高二下·眉山期末) 为了研究两个小球在水平方向碰撞前后的动量关系。某同学采用了如图所示的实验装置，该装置可以通过测量小球做平抛运动的水平射程，间接地测定小球碰撞前后的速度。
图中A、B是半径均为r的小钢球，O、O＇点分别是斜槽末端和可转动支柱在水平地面上的垂直投影，且OO＇间的距离等于A球的直径。实验时，使支柱处于倒下状态，先让A球多次从斜槽上同一位置静止释放，找到其平均落地点的位置P ，测量水平射程OP的长度x₀。然后，把支柱立起，将B球静置于支柱上，再将A球从斜槽上同一位置静止释放，与B球正碰（B球平抛出去的同时支柱倒下），并多次重复。分别找到A、B相碰后平均落地点的位置M、N。
1. （1）本实验要顺利完成，则需要A球的质量（选填“大于”、“等于”或“小于”）B球的质量；
2. （2）该实验还需要测量的是__________；
  
  A . 测量A、B两球的质量m₁、m₂ B . 测量A球开始释放的高度h C . 测量抛出点距地面的高度H D . 测量OM、ON的长度x₁和x₂
3. （3）若所测物理量之间的关系满足时，则说明两球碰撞过程动量守恒（用已知量及(2)中测量的量表示）。
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8. (2017高一下·仙桃期末) 某同学用如图1所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们连接平滑，O点为过水平槽末端C的重锤线所指的位置．实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复10次，得到球1落点的平均位置为P．然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G由静止滚下，和球2碰撞，碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次．实验得到两小球的落点的平均位置分别为M、N．
1. （1）在该实验中，不需要用的器材是下列器材中的．（单选题、填序号）
  
  A . 天平 B . 刻度尺 C . 秒表 D . 大小相同的钢球和硬橡胶球各一个
2. （2）在此实验中，球1的质量为m₁ ，球2的质量为m₂ ，需满足m₁m₂（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
3. （3）被碰球2飞行的水平距离由图中线段表示．
4. （4）某次实验中得出的落点情况如图2所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m₁和被碰小球质量m₂之比为．
5. （5）若该碰撞是弹性碰撞，则线段OM、ON、OP应满足的关系是：（只用线段OM、ON、OP表示）．
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9. (2018高二下·邢台期末) 某同学利用图示装置，通过研究甲、乙两个小球碰撞前、后的动量关系来验证动量守恒定律。
1. （1）安装器材时要注意：固定在桌边的斜槽末端的切线要沿方向。
2. （2）图中 $\text{[math]}$ 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让小球甲多次从斜轨道上 $\text{[math]}$ 位置由静止释放，找到其平均落地点的位置 $\text{[math]}$ ，测量平抛射程 $\text{[math]}$ ；然后，把小球乙静置于桌边缘，再将小球甲从斜轨道上 $\text{[math]}$ 位置由静止释放，与小球乙相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是______（填选项前的字母）。
  
  A . 测量小球甲的质量 $\text{[math]}$ 和小球乙的质量 $\text{[math]}$ B . 测量位置 $\text{[math]}$ 到平台的高度 $\text{[math]}$ C . 测量桌边缘到水平地面的高度 $\text{[math]}$ D . 分别找出甲、乙两个小球相碰后平均落地点的位置 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 并测量平抛射程 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$
3. （3）若两小球碰撞前后的动量守恒，则应满足的关系式为 $\text{[math]}$ （用（2）中测量的量表示）。
4. （4）若碰撞为弹性碰撞，则还应该满足的关系是为 $\text{[math]}$ （用（2）中测量的量表示）。
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10. (2018高一下·定远期末) 气垫导轨是常用的一种实验仪器，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、D的气垫导轨和滑块A、B探究碰撞中的不变量，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m_A、m_B；
b ．调整气垫导轨，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A的左端至挡板C的距离L₁；
e ．按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞挡板C、D时计时结束，记下A、B分别到达C、D的运动时间t₁和t₂。
①实验中还应测量的物理量及其符号是。
②作用前A、B两滑块质量与速度乘积之和为；作用后A、B两滑块质量与速度乘积之和为。
③作用前、后A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，产生误差的原因有 ⑴，⑵(至少答出两点)。

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11. (2018高一下·抚顺期末) 利用气垫导轨和光电门进行“探究碰撞中的不变量”这一实验，气垫导轨的左侧与一倾斜轨道平滑连接，滑块在水平气垫导轨上运动时可忽略阻力。让滑块A在左侧倾斜轨道的P点由静止释放，然后与静止在光电门C和光电门D之间的滑块B发生碰撞，如图所示。
1. （1）实验中滑块B备有甲乙两种：其中甲种滑块左端装有弹性圈，乙种滑块左端装有橡皮泥，与滑块A碰撞后会粘在一起。若要求碰撞时动能损失最大，则应选用种滑块(填“甲”或“乙”)，若要求碰撞时动能损失最小，则应选用种滑块(填“甲”或“乙”)；
2. （2）某同学选取左端装有橡皮泥的滑块B进行实验，两滑块的质量分别为m_A和m_B ，滑块A从P点释放后，通过光电门C的时间为t₁ ，与滑块B粘在一起后通过光电门D的时间为t₂ ，则在误差允许的范围内，只需验证等式成立即说明碰撞过程中m_A和m_B系统动量守恒；
3. （3）在上一问的某次实验中，滑块通过光电门C和光电门D的时间分别为t₁=0.05s和t₂=0.15s，那么滑块A和滑块B的质量之比为m_A︰m_B=。
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12. (2018高一下·张家口期末) 气垫导轨是常用的种实验仪器，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的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律和机械能守恒定律，已知A的质量 $\text{[math]}$ ，B的质量 $\text{[math]}$ ，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：
a.松开手的同时，记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰到C、D挡板时计时器结束计时，分别记下A、B到达C、D的运动时间 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。
b.在A、B间水平放入一个轻弹簧，用手压住A、B使弹簧压缩放置在气垫导轨上，并让它静止在某个位置，设此时弹簧的弹性势能为Ep。
c.给导轨送气，调整气垫导轨，使导轨处于水平。
d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离 $\text{[math]}$ ，B的右端至D板的距离 $\text{[math]}$ 。
1. （1）实验步骤的正确顺序是。(填写步骤前的字母)
2. （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；验证机械能守恒定律的表达式是。
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