鲁科版高中物理选择性必修第1册课后习题 第1章 第3节 科学验证 动量守恒定律.docVIP

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第1章动量及其守恒定律

第3节科学验证:动量守恒定律

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.(多选)在利用斜槽验证碰撞中的动量守恒实验时,实验条件是()

A.斜槽轨道必须是光滑的

B.斜槽轨道末端的切线是水平的

C.入射球每一次都要从同一高度由静止滚下

D.碰撞的瞬间,入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行

解析利用斜槽验证碰撞中的动量守恒实验,要求入射小球每次到槽口时,具有相同的速度,所以应从槽上同一位置滚下,但斜槽不需要光滑,选项A错误,选项C正确;由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动,且抛物线在同一平面,选项B、D正确。只有满足实验所必需的条件,所做实验才能达到预期目的。

答案BCD

2.(多选)在利用气垫导轨验证碰撞中的动量守恒的实验中,哪些因素可导致实验误差()

A.导轨安放不水平 B.小车上挡光板倾斜

C.两小车质量不相等 D.两小车碰后连在一起

解析导轨不水平,小车速度将会受重力影响,选项A正确;挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移,导致速度计算出现误差,选项B正确;本实验要求两小车碰后连在一起,不要求两小车质量相等。

答案AB

3.某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一个被压缩的弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察木块的运动情况,进行必要的测量,验证物体间相互作用时动量守恒。

(1)该同学还必须有的器材是、。?

(2)需要直接测量的数据是、?

。?

(3)用所得数据验证守恒量的关系式为。?

解析两木块弹开后各自做平抛运动,根据平抛运动知识可知两木块在空中运动的时间相等。所需验证的表达式为m1v1=m2v2,两侧都乘以时间t,有m1v1t=m2v2t,即m121=170g,右侧滑块质量m2=110g,挡光片宽度为3.00cm,两滑块之间有一个被压缩的弹簧片,并用细线连在一起,如图所示。

开始时两滑块静止,烧断细线后,两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为Δt1=0.32s,Δt2=0.21s,则两滑块的速度分别为v1=m/s,v2=m/s。烧断细线前m1v1+m2v2=kg·m/s,烧断细线后m1v1+m2v2=kg·m/s。可得到的结论是?

。?

解析取向左方向为正,两滑块速度

v1=dΔ

v2=-d

烧断细线前m1v1+m2v2=0

烧断细线后m1v1+m2v2=(0.170×0.094-0.110×0.143)kg·m/s=2.5×10-4kg·m/s,在实验误差允许的范围内,m1v1+m2v2=m1v1+m2v2。

答案0.0940.14302.5×10-4在实验误差允许的范围内,两滑块总动量不变

5.

利用如图所示装置可以验证两球碰撞中动量守恒。若绳长为L,球A、B的质量分别为mA、mB,球A、B分别由偏角α和β静止释放,若碰撞后都向右运动,最大偏角分别为α和β,则验证动量守恒的表达式为。?

解析小球从静止释放运动到最低点的过程中,机械能守恒,对于球A有mAgL(1-cosα)=12mvA2,所以vA=2gL(1-cosα),同理可得vB=-

mA2gL(1-

=mA2gL(1-cosα

答案mA2gL(1-cosα)-mB2gL(

关键能力提升练

6.在利用斜槽装置验证动量守恒定律的实验中,入射小球m1=15g,原来静止的被碰小球m2=10g。由实验测得它们在碰撞前后的1v1是,入射小球碰撞后的m1v1是,被碰小球碰撞后的m2v2是。由此得出结论?

。?

解析由题图可知碰撞前m1的速度大小

v1=0.

故碰撞前m1v1=0.015×1kg·m/s=0.015kg·m/s。

碰撞后m1速度大小v1=0.

m2的速度大小v2=0.

故m1v1=0.015×0.5kg·m/s=0.0075kg·m/s,

m2v2=0.01×0.75kg·m/s=0.0075kg·m/s,

可知m1v1=m1v1+m2v2。

答案0.015kg·m/s0.0075kg·m/s0.0075kg·m/s碰撞前后两球总动量不变

7.

如图所示的装置中,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高度为h的小支柱N上。O点到A球球心的距离为l。使悬线在A球释放前伸直,且线与竖直线的夹角为α,A球释放后摆动到最低点时恰与B球相碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推移到与竖直线的夹角为β处,B球落到地面上,地面上铺一张盖有复写纸的白纸D。保持α角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B球的落点。