新高考物理一轮复习考点分层训练7.4 实验 验证动量守恒定律（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理一轮复习考点分层训练7.4 实验 验证动量守恒定律（2份，原卷版+解析版），共13页。试卷主要包含了4 实验，请完成下列实验操作和计算等内容，欢迎下载使用。
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7.4 实验：验证动量守恒定律
题组1：基础实验
1.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，某次测量的结果如下图所示，其读数为 mm。
(2)下列关于实验的要求哪个是正确的 。
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 、 。(填落点位置的标记字母)
【答案】10.5
A
M
P
【解析】(1)观察主尺的分度值为1mm，故主尺示数为10mm，游标尺上的第5条刻度线与主尺刻度对齐，其读数为0.5mm，故被测直径D=10mm+0.1×5mm=10.5mm。
(2)ABC.实验中，需要小球A两次沿斜槽滚到末端时的速度都水平且大小相同。实验时应使小球A每次都从同一位置由静止开始释放，并不需要斜槽的轨道光滑的条件，也不需要测出斜槽末端的高度，但是必须保证斜槽末端水平，故A正确，BC错误；
D.小球A与B发生正碰时，为使小球A在碰后不反弹，要求小球A的质量大于小球B的质量，故D错误。
故选A。
(3)设A、B两球的质量分别为m1和m2，且m1>m2；碰前A的速度v0；两个金属小球的碰撞视为弹性碰撞。
由动量守恒定律有mAv0=mAvA+mBvB，由机械能守恒定律有12mAv02=12mAvA2+12mBvB2，
联立解得：vA=mA−mBmA+mBv0， vB=2mAmA+mBv0
可见，碰后小球A的速度小于小球B的速度，也小于碰前A的速度v0。
所以，小球A单独滚下落到水平面上的位置为N，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为M、P。
2.某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离xP，将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN。
完成下列填空：
(1)记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma mb(填“>”或“
maxP=maxM+mbxN
小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向高度相同，故下落时间相同，水平方向做匀速直线运动，小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比
【解析】(1)为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求 ma>mb ；
(2)两球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们做平抛运动的时间t相等，碰撞前a球的速度大小v0=xPt
碰撞后a的速度大小va=xMt
碰撞后b球的速度大小vb=xNt
如果碰撞过程系统动量守恒，则碰撞前后系统动量相等，则mav0=mava+mbvb
整理得maxP=maxM+mbxN
小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向高度相同，故下落时间相同，水平方向做匀速直线运动，小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。
3.在“验证动量守恒定律”的实验中，先让质量为m1的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，O点是轨道末端在白纸上的竖直投影点。
(1)实验中，通过测量 间接地测定小球碰撞前后的速度；
A.小球开始释放的高度ℎ
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平距离
(2)以下提供的器材中，本实验必须使用的是 ；
A.刻度尺
B.天平
C.秒表
(3)关于该实验的注意事项，下列说法正确的是 ；
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.上述实验过程中白纸可以移动
D.两小球A、B半径相同
(4)为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1>m2，若满足关系式 ，则可以认为两小球碰撞前后总动量守恒；
(5)某同学记录小球三个落点的平均位置时发现M和N偏离了OP方向，如图2所示。该同学认为只要满足关系式 ，则说明两小球碰撞前后总机械能守恒；
(6)实验时，若斜槽轨道光滑、两小球发生弹性碰撞，且m1