备考2024届高考物理一轮复习强化训练第七章动量守恒定律实验八验证动量守恒定律

实验八验证动量守恒定律1.[验证动量守恒定律/2022天津]某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图1所示.A、B为两个直径相同的小球.实验时，不放B，让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置.三个落点位置标记为M、N、P.（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如图2所示，其读数为　10.5　mm.（2）下列关于实验的要求正确的是　A　.A.斜槽的末端必须是水平的B.斜槽的轨道必须是光滑的C.必须测出斜槽末端的高度D.A、B的质量必须相同（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为　M　、　P　.（填落点位置的标记字母）解析　（1）由游标卡尺的读数规则可知，该读数为10mm＋0.1×5mm＝10.5mm.（2）为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，A正确；斜槽光滑与否对实验不产生影响，只要保证两次实验小球A从同一位置由静止释放即可，B错误；实验中两小球做平抛运动，下落时间相同，不需要测量斜槽末端的高度，C错误；为了防止A球反弹，应使A球的质量大于B球的质量，D错误. （3）两球发生弹性碰撞，又A球的质量大于B球的质量，由vA＝mA－mBmA＋mBv0，vB＝2mAmA＋mBv0可知，N点为小球A单独滑下时的落点，A、B碰后，A球的落点为M点，B球的落点为P点.2.[探究碰撞前后的动量变化/2022重庆]如图甲为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图.带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机.图甲图乙（1）要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还需要的实验器材是　天平　.（2）为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做　匀速直线　运动.（3）测得滑块B的质量为197.8g，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图乙所示，其中①为滑块B碰前的图线.取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为　－0.011　kg·m·s－1（保留2位有效数字），滑块A碰后的图线为　③　（选填“②”“③”或“④”）.解析　（1）根据动量的定义式p＝mv可知要测量滑块的动量，必须测出滑块的速度和质量，结合题干可知还需要天平.（2）若气垫导轨是倾斜的，则滑块在导轨上将做匀变速直线运动，使得实验测出的结果误差较大，为了减小重力对实验的影响，应该让气垫导轨处于水平状态，检查气垫导轨是否水平，就是将导轨调节好后接通气泵轻推滑块，若滑块在导轨上做匀速直线运动，则说明导轨水平. （3）取滑块A碰前运动方向为正方向，根据x－t图可知滑块B碰前的速度为vB＝0.424－0.4760.9m/s＝－0.0578m/s，则滑块B碰前的动量为pB＝mBvB＝－0.011kg·m/s；由题意分析可知④图线为碰前A滑块的图线，由图可知碰后③图线对应的速度大于②图线对应的速度，根据“后不超前”的原则可知③为碰后A滑块的图线.3.[探究碰撞中的不变量/2022浙江1月]“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得.①[单选]实验应进行的操作有　C　.A.测量滑轨的长度B.测量小车的长度和高度C.碰撞前将滑轨调成水平②下表是某次实验时测得的数据：A的质量/kg0.200B的质量/kg0.300碰撞前A的速度大小/（m·s－1）1.010碰撞后A的速度大小/（m·s－1）0.200碰撞后B的速度大小/（m·s－1）0.800由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是　0.200　kg·m/s.（结果保留3位有效数字）解析　①碰撞前应将滑轨调成水平，确保系统所受合外力为零，保证碰撞过程中动量守恒，没有必要测量滑轨的长度和小车的长度、高度，故选项A、B均错误，选项C正确.②由表中数据可知小车A的质量小于B的质量，则碰后小车A反向运动，以碰前小车A的运动方向为正方向，则可知碰后系统的总动量大小为p＝pB－pA＝0.200kg·m/s.