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(新課標)2022高考物理總復習 課時檢測(三十八)驗證動量守恒定律(實驗增分課)(含解析)

上傳人:xt****7 文檔編號:106101664 上傳時間:2022-06-13 格式:DOC 頁數(shù):4 大?。?6KB
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1、(新課標)2022高考物理總復習 課時檢測(三十八)驗證動量守恒定律(實驗增分課)(含解析) 1.(2019·益陽模擬)利用氣墊導軌通過閃光照相進行“探究碰撞中的不變量”的實驗。 (1)實驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失最小和最大等各種情況,若要求碰撞時動能損失最大應選圖中的________(選填“甲”或“乙”),若要求碰撞時動能損失最小則應選圖中的________(選填“甲”或“乙”)。(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈,乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥) (2)某次實驗時碰撞前滑塊B靜止,滑塊A勻速向滑塊B運動并發(fā)生碰撞,利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如圖丙所示。已知相鄰兩次閃

2、光的時間間隔為T,在這4次閃光的過程中,兩滑塊A、B均在0~80 cm范圍內,且第1次閃光時,滑塊A恰好位于x=10 cm處。若兩滑塊A、B的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短,均可忽略不計,則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的________時刻,兩滑塊A、B質量比mA∶mB=________。 解析:(1)若要求碰撞時動能損失最大,則需兩滑塊碰撞后粘合在一起,故應選圖中的乙;若要求碰撞時動能損失最小,則應使兩滑塊發(fā)生彈性碰撞,即選圖中的甲。 (2)由題圖丙可知,第1次閃光時,滑塊A恰好位于x=10 cm 處,第二次A在x=30 cm處,第三次A在x=50 cm處,碰撞在x=60 cm處。從第三

3、次閃光到碰撞的時間為,則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的2.5T時刻。設碰前A的速度大小為v,則碰后A的速度大小為,B的速度大小為v,根據(jù)動量守恒定律可得mAv=-mA+mBv,解得=。 答案:(1)乙 甲 (2)2.5T 2∶3 2.某同學用如圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞過程中的不變量,圖中PQR為斜槽,實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復上述操作10次,得到10個落點痕跡。再把B球放在斜槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復這種操作1

4、0次。圖中O點是斜槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。 (1)安裝器材時要注意:固定在桌邊上的斜槽末端的切線要沿________方向。 (2)某次實驗中,得出小球落點情況如圖乙所示(單位是cm),P′、M、N分別是入射小球在未放被碰小球時、放被碰小球后和被碰小球在碰后落點的平均位置(把落點圈在內的最小圓的圓心),則入射小球和被碰小球質量之比為m1∶m2=________。 解析:(1)為保證小球滾落后做平拋運動,斜槽末端的切線要沿水平方向。 (2)由碰撞過程中總動量守恒可知m1·=m1·+m2·(t為運動時間),代入數(shù)據(jù)可解得m1∶m2=4∶1。 答案:(1)水平 (2)4∶1 3

5、.如圖所示為彈簧彈射裝置,在內壁光滑、水平固定的金屬管中放有輕彈簧,在其兩端各放置一個金屬小球1和2(兩球直徑略小于管徑且與彈簧不固連),壓縮彈簧并鎖定?,F(xiàn)解除鎖定,則兩個小球同時沿同一直線向相反方向彈射。按下述步驟進行實驗: ①用天平測出兩球質量分別為m1、m2; ②用刻度尺測出兩管口離地面的高度均為h; ③解除彈簧鎖定彈出兩球,記錄兩球在水平地面上的落點P、Q。 回答下列問題: (1)要測定彈射裝置在彈射時所具有的彈性勢能,還需測量的物理量有________。(已知重力加速度g) A.彈簧的壓縮量Δx B.兩球落點P、Q到對應管口M、N的水平距離x1、x2 C.小球直徑

6、 D.兩球從管口彈出到落地的時間t1、t2 (2)根據(jù)測量結果,可得彈性勢能的表達式為Ep=________________________________。 (3)由上述所測得的物理量來表示,如果滿足關系式____________,那么說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。 解析:(1)彈簧的彈性勢能等于兩球得到的動能之和,要求解動能必須還要知道兩球彈射的初速度v0,由平拋運動規(guī)律,可知v0=,故還需要測出兩球落點P、Q到對應管口M、N的水平距離x1、x2,B正確。 (2)小球的動能Ek=mv02=m·2=;故彈性勢能的表達式為Ep=m1v12+m2v22=+。 (3)由測得的

7、物理量來表示,如果滿足關系式m1v1=m2v2,即m1x1=m2x2,那么說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。 答案:(1)B (2)+ (3)m1x1=m2x2 4.(2019·衡陽模擬)某同學用圖示裝置研究碰撞中的動量守恒,實驗中使用半徑相等的兩小球A和B,實驗的主要步驟如下: A.用天平測得兩小球A、B的質量分別為m1、m2,且m1>m2 B.如圖所示安裝器材,在豎直木板上記下O點(與置于C點的小球球心等高),調節(jié)斜槽使其末端C切線水平 C.C處先不放球B,將球A從斜槽上的適當高度由靜止釋放,球A拋出后撞在木板上的平均落點為P D.再將球B置于C點,讓球A從斜槽上同一位置

8、靜止釋放,兩球碰后落在木板上的平均落點為M、N E.用刻度尺測出三個平均落點到O點的距離分別為hM、hP、hN 回答下列問題: (1)若C點到木板的水平距離為x,小球平均落點到O點的距離為h,重力加速度為g,則小球做平拋運動的初速度v0=________。 (2)上述實驗中,碰后球B的平均落點位置應是________(選填“M”或“N”)。 (3)若關系式_______________________(用題中所測量的物理量的符號表示)成立,則說明了兩小球碰撞中動量守恒。 解析:(1)由平拋運動規(guī)律得,豎直方向h=gt2,水平方向x=v0t,解得水平速度v0=x 。 (2)由于水平

9、位移相同,碰后速度越大,則飛行時間越短,豎直方向下落高度越小,故碰后B球的平均落點應在M處。 (3)根據(jù)(1)中所求可得,碰前A球的速度vA=x ;碰后A、B兩球的速度分別為vA′=x ,vB=x ,根據(jù)動量守恒定律得m1vA=m1vA′+m2vB,化簡可得m1 =m1 +m2 ,即只要上式成立,則可以驗證動量守恒定律。 答案:(1)x  (2)M (3)m1 =m1 +m2 5.某小組用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律,裝置固定在水平面上,圓弧形軌道末端切線水平,兩球半徑相同,兩球與水平面的動摩擦因數(shù)相同。實驗時,先測出A、B兩球的質量mA、mB,讓球A多次從圓弧形軌道上某一位置由

10、靜止釋放,記下其在水平面上滑行距離的平均值x0,然后把球B靜置于軌道末端水平部分,并將球A從軌道上同一位置由靜止釋放,并與球B相碰,重復多次。 (1)為確保實驗中球A不反向運動,則mA、mB應滿足的關系是________。 (2)寫出實驗中還需要測量的物理量及符號:_____________________________________。 (3)若碰撞前后動量守恒,寫出動量守恒的表達式:____________________。 (4)取mA=2mB,x0=1 m,且A、B兩球間為彈性碰撞,則球B滑行的距離為________。 解析:(1)為防止兩球碰撞后入射球反彈,入射球(球A)

11、的質量應大于被碰球(球B)的質量,即:mA>mB。 (2)碰撞后兩球做減速運動,設碰撞后的速度為vA、vB,由動能定理得:-μmAgx0=0-mAv02,解得:v0=,-μmAgxA=0-mAvA2,解得:vA=,-μmBgxB=0-mBvB2,解得:vB=,如果碰撞過程動量守恒,則:mAv0=mAvA+mBvB,即:mA=mA+mB,整理得:mA=mA+mB,還需要測量碰撞后A、B兩球在水平面滑行的距離xA、xB。 (3)由(2)可知,若碰撞前后動量守恒,則動量守恒的表達式為:mA=mA+mB。 (4)如果碰撞過程是彈性碰撞,碰撞過程系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,由動量守恒定律得:mA=mA+mB,由機械能守恒定律得:mA()2=mA()2+mB()2,已知:mA=2mB,x0=1 m,解得:xB= m。 答案:(1)mA>mB (2)碰撞后A、B兩球在水平面滑行的距離 xA、xB (3)mA=mA+mB (4) m

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