专题41 实验 验证动量守恒定律——2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

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2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）专题41  实验  验证动量守恒定律（时间：30分钟）1．某兴趣小组利用图示装置研究弹性碰撞。该装置由倾斜轨道AB、平直轨道CD与斜面EF连接而成，其中B、C之间通过光滑小圆弧（图中未画出）连接，小球通过B、C前后速率不变。实验时，先把CD段调成水平再把质量为m2的小球2放在平直轨道CD上，然后把质量为m1的小球1从倾斜轨道AB上的P点由静止释放，球1与球2发生正碰后，球2向前运动，经D点平抛后落到斜面上的Q点（图中未画出）；球1反弹，最高上升到倾斜轨道AB上的P′点（图中未画出）该小组测出P点到CD的高度为h，P′点到CD的高度为，EQ=，θ=30°，球1与球2大小相等。（1）本实验中，m1__________m2（选填“>”“<”或“=”）；轨道AB、CD__________光滑（选填“需要”或“不需要”）。（2）若重力加速度为g，取向右为正方向，碰撞后瞬间小球1的速度为___________，小球2的速度为___________。（用g、h、表示）（3）碰撞前后，若满足表达式______________________，则可验证碰撞中两球组成系统的动量守恒。（用m1、m2、h、表示）（4）碰撞前后，若满足=___________h，则可验证该碰撞为弹性碰撞。2．如图，滑块A、B静止在水平气垫导轨上，两滑块间紧压一轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，轻弹簧掉落，两个滑块向相反方向运动．现拍得闪光频率为10HZ的一组频闪照片．已知滑块A、B的质量分别为300g、450g．根据照片记录的信息可知，A、B离开弹簧后：（1）A滑块做____________运动；（2）A滑块速度大小为_____________m/s；（3）图中B滑块的动量大小是____________；（4）本实验中得出“在实验误差范围内，两木块组成的系统动量守恒”，这一结论的依据是_______。3．（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，为防止读数时测微螺旋发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。从图中的示数可读出合金丝的直径为______mm。（2）如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。①如图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于水平轨道末端，再将入射球从斜轨上S位置静止释放，与小球相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________。（填选项前的符号）A．用天平测量两个小球的质量、B．测量小球开始释放高度C．测量抛出点距地面的高度D．分别找到、相碰后平均落地点的位置M、NE.测量平抛射程OM，ON②本实验中若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为_______（用①中测量的量表示）4．某实验小组组装了如图甲所示的实验装置来完成验证动量守恒定律的实验。在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz。（1）下列操作正确的是___________；A．本实验无需平衡摩擦力B．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源C．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车（2）若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）。A为运动起始的第一点，则应选___________段来计算A的碰前速度，应选___________段来计算A和B碰后的共同速度（以上两空均选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）；（3）已测得小车A的质量m1=400 g，小车B的质量m2=500 g，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。实验结论：___________。（计算结果保留三位有效数字）5．某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律，已知小球A、B的直径相同，质量分别为m1、m2。（1）用10分度的游标卡尺测量小球A的直径d。其示数如图乙所示，直径d=________cm。（2）用两条细线分别将球A、B悬持于同一水平高度，且自然下垂时两球恰好接触，球心位于同一水平线上。将球A向左拉起，使其悬线与竖直方向的夹角为时由静止释放，与球B碰撞后，球A向左摆且测得摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为，球B向右摆且测得摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为、通过以上实验结果可知质量m1______（填“大于”“小于”或“等于”）m2。（3）若两球碰撞前后的动量守恒，则________。（用测量的物理量表示）6．某实验小组的同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球（小球与弹簧不连接），压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中（管径略大于两球直径），金属管水平固定在离地面一定高度处，如图所示。解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射。现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行实验：①用天平测出两球质量分别为m1、m2；②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；③解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点M、N。根据该小组同学的实验，回答下列问题：（1）要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有______；A．弹簧的压缩量ΔxB．两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2C．小球直径D．两球从弹出到落地的时间t1、t2（2）根据测量结果，可得弹性势能的表达式为______；（3）用测得的物理量来表示，如果满足关系式______，则说明弹射过程中系统动量守恒。7．某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：小车的前端粘有橡皮泥，推动小车使之做匀速运动，后与原来静止在前方的小车相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。他设计的装置如图所示.在小车后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力.（1）若已测得打点的纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距（已标在图上）.A为运动的起点，则应选________段来计算碰撞前的速度，应选________段来计算和碰后的共同速度（以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”）。（2）已测得小车的质量，小车的质量，则以上测量结果可得：________，碰后________。8．某实验小组采用如图所示装置验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。（1）实验步骤如下：A．将挡板竖直放置，挡板左侧表面固定白纸，白纸上面固定复写纸。B．先让质量为m1的入射小球1从斜槽上S位置由静止释放，从水平轨道末端B点水平飞出后撞到挡板上，多次释放小球，确定其平均落点的位置P；C．把质量为m2的被碰小球2静置于水平轨道的末端B点，再将入射小球1从斜槽S位置由静止释放，与被碰小球2相撞，并多次重复，确定两小球的平均落点。其中_______（选填“N”或“M”）点为被碰小球2的平均落点。D．在白纸上确定O点，使O点与B点小球球心位置等高。（2）实验必须要求满足的条件是_______。（填选项前的字母）A．斜槽轨道必须是光滑的B．入射小球每次都要从同一高度由静止释放C．入射小球与被碰小球半径相同且m1> m2（3）验证动量守恒，必须测量的数据是________。（填选项前的字母）A．两个小球的质量m1、m2B．入射小球开始释放的高度hC．B点距挡板的水平距离dD．小球下落的高度hON、hOM、hOP若动量守恒应满足关系式_________。（用题目所给物理量的字母表示）