物理选择性必修 第一册第三节 动量守恒定律同步训练题

这是一份物理选择性必修 第一册第三节 动量守恒定律同步训练题，共5页。

A．导轨安放不水平 B．滑块上挡光片倾斜
C．两滑块质量不相等 D．两滑块碰后连在一起
解析：选AB 导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响，从而产生实验误差；挡光片倾斜会导致挡光片宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移；实验中并不要求两滑块的质量相等；两滑块碰后连在一起并不影响碰撞中的守恒量。综上所述，A、B选项正确。
2．在利用平抛运动做“动量守恒定律的验证”实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端的切线保持水平，这样做的目的是( )
A．入射球得到较大的速度
B．入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向
C．入射球与被碰球碰撞时动能无损失
D．入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出
解析：选B 实验中小球能水平飞出是实验成功的关键，只有这样才能使两个小球在空中运动时间相等。
3．某同学用图甲所示装置来做动量守恒定律的验证，实验时先让小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复10次；然后再把小球b静置在斜槽轨道末端，让小球a仍从原固定点由静止开始滚下，和小球b相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。
(1)在安装实验器材时斜槽的末端应______________。
(2)小球a、b质量的大小关系应满足ma________mb，两球的半径应满足ra________rb。(选填“>”“<”或“＝”)
(3)本实验中小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示，小球a、b碰撞后的平均落地点依次是图乙中的________点和________点。
(4)在本实验中，验证动量守恒定律的式子是下列选项中的________。
A．maOC＝maOA＋mbOB
B．maOB＝maOA＋mbOC
C．maOA＝maOB＋mbOC
解析：(1)小球离开轨道后应做平抛运动，所以在安装实验器材时斜槽的末端必须保持水平，才能使小球做平抛运动。
(2)为防止在碰撞过程中入射小球被反弹，入射小球a的质量ma应该大于被碰小球b的质量mb。为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径应相等。
(3)碰撞后小球a、b的落地点位置分别为A点、C点。
(4)小球下落高度一样，所以在空中的运动时间t相等，若碰撞过程满足动量守恒，则应有mav0＝mava＋mbvb，两边同时乘以时间t可得mav0t＝mavat＋mbvbt，即有maOB＝maOA＋mbOC，故选项B正确。
答案：(1)保持水平 (2)> ＝ (3)A C (4)B
4．某同学设计了一个用打点计时器“验证动量守恒定律”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起继续做匀速运动，如图甲所示。在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50 Hz。
(1)若已得到的打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间的距离，则应选图中__________段来计算小车A碰前的速度，应选________段来计算小车A和B碰后的速度。
(2)已测得小车A的质量mA＝0.40 kg，小车B的质量mB＝0.20 kg，则由以上结果可得碰前mAvA＋mBvB＝______kg·m/s，碰后mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s。
(3)从实验数据的处理结果来看，A、B碰撞的过程中，可得出的结论是________________________________________________________________________。
解析：(1)因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰撞后小车A与B粘在一起，其共同速度比小车A原来的速度小，所以，应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算小车A碰撞前的速度，选点迹分布均匀且点距较小的DE段计算小车A和B碰撞后的速度。
(2)由题图可知，碰撞前小车A的速度和碰撞后小车A、B的共同速度分别为：vA＝eq \f(10.50×10－2,0.02×5) m/s＝1.05 m/s，
vA′＝vB′＝eq \f(6.95×10－2,0.02×5) m/s＝0.695 m/s，
故碰撞前：mAvA＋mBvB＝0.40×1.05 kg·m/s＋0.20×0 kg·m/s＝0.420 kg·m/s，
碰撞后：mAvA′＋mBvB′＝(mA＋mB)vA′＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s。
(3)数据处理表明，mAvA＋mBvB≈mAvA′＋mBvB′，即在实验误差允许的范围内，A、B碰撞前后总动量守恒。
答案：(1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)见解析
5．(2022·浙江1月选考)“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)实验应进行的操作有________(单选)。
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：
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________kg·m/s。(结果保留3位有效数字)
解析：(1)碰撞前将滑轨调成水平，保证碰撞前后A、B做匀速直线运动，没有必要测量滑轨的长度和小车的长度、高度，故选C。
(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，设碰前小车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′＝mBvB－mAvA′，解得p′＝0.200 kg·m/s。
答案：(1)C (2)0.200
6.用如图所示装置来做“动量守恒定律的验证”实验，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，球心离地面高度为H；质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点，当细线被拉直时O点到球心的距离为L，且细线与竖直线之间夹角为α；球A由静止释放，摆到最低点时恰与球B发生正碰，碰撞后，A球把轻质指示针C推移到与竖直夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，用来记录球B的落点。
(1)用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后A、B两球的速度(设A、B两球碰前的速度分别为vA、vB，碰后速度分别为vA′、vB′)，则vA＝________，vA′＝________，vB＝________，vB′＝________。
(2)请你提供两条提高实验精度的建议：__________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据机械能守恒定律，有eq \f(1,2)mAvA2＝mAgL(1－cs α)，eq \a\vs4\al(v)A＝eq \r(2gL1－cs α)。碰撞后，同理可知vA′＝eq \r(2gL1－cs β)，由题意，碰撞前vB＝0，碰撞后小球B做平抛运动，可得eq \f(1,2)gt2＝H，vB′t＝x，解得vB′＝xeq \r(\f(g,2H))。
(2)①让球A多次从同一位置摆下，求B球落点的平均位置；②α角取值不要太小；③两球A、B的质量不要太小。(任答两条)
答案：(1)eq \r(2gL1－cs α) eq \r(2gL1－cs β) 0 x eq \r(\f(g,2H)) (2)见解析
7．(2022·重庆高考)如图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。
(1)要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是________。
(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________运动。
(3)测得滑块B的质量为197.8 g，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，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______kg·m·s－1(保留2位有效数字)，滑块A碰后的图线为________(选填“②”“③”“④”)。
解析：(1)要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量，故还需要的器材是天平。
(2)为了减小重力对实验的影响，应该让气垫导轨处于水平位置，故调节气垫导轨后要使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动。
(3)取滑块A碰前运动方向为正方向，根据x－t图线可知滑块B碰前的速度为
vB＝eq \f(0.424－0.476,0.9) m/s≈－0.058 m/s
则滑块B碰前的动量为pB＝mBvB＝0.197 8 kg×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(－0.058))m/s≈－0.011 kg·m/s
由题意可知两滑块相碰要符合碰撞制约关系，则④图线为碰前A滑块的图线，由图可知碰后③图线的速度大于②图线的速度，根据“后不超前”的原则可知③为碰后A滑块的图线。
答案：(1)天平 (2)匀速直线 (3)－0.011 ③
A的质量/kg
B的质量/kg
碰撞前A的速度大小/(m·s－1)
碰撞后A的速度大小/(m·s－1)
碰撞后B的速度大小/(m·s－1)
0.200
0.300
1.010
0.200
0.800