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1、（新課標）2022高考物理總復(fù)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(yīng)選圖中的________(選填“甲”或“乙”)，若要求碰撞時動能損失最小則應(yīng)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(nèi)，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(zhì)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(yīng)選圖中的乙；若要求碰撞時動能損失最小，則應(yīng)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(shè)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(fù)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(fù)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(nèi)的最小圓的圓心)，則入射小球和被碰小球質(zhì)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(nèi)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(zhì)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(yīng)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(jié)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(guān)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(yīng)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(guān)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(zhì)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(diào)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(yīng)是________(選填“M”或“N”)。 (3)若關(guān)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(yīng)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(zhì)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(fù)多次。 (1)為確保實驗中球A不反向運動，則mA、mB應(yīng)滿足的關(guān)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(zhì)量應(yīng)大于被碰球(球B)的質(zhì)量，即：mA＞mB。 (2)碰撞后兩球做減速運動，設(shè)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