2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析 实验八　验证动量守恒定律.docxVIP

2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析

实验八验证动量守恒定律

实验装置图

操作要领

注意事项

(1)斜槽末端的切线必须水平。

(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。

(3)选质量较大的小球作为入射小球。

(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。

1.用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。

2.按照图甲所示安装实验器材。调整、固定斜槽使斜槽底端水平。

3.白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。

4.不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。

5.把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N，如图乙所示。

6.连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入m1·eq\o(OP,\s\up6(－))＝m1·eq\o(OM,\s\up6(－))＋m2·eq\o(ON,\s\up6(－))，看在误差允许的范围内是否成立。

考点一教材原型实验

例1(2023·江苏省阜宁中学模拟)某同学利用如图1所示装置研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒：

图1

(1)下列要求和操作，正确的是________。

A.斜槽末端要水平

B.斜槽表面要光滑

C.小球落到的地面要水平

D.用秒表记录小球下落时间

(2)入射小球1与被碰小球2应该选择：质量m1________m2、半径R1________R2(选填“大于”“等于”或“小于”)。

(3)被测小球的质量为________g；

图2

(4)小球1、2的质量分别为m1、m2，用刻度尺分别测量三个落点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度L1、L2、L3，当满足关系式________时，说明碰撞过程中动量守恒。

(5)将小球1从斜槽上某点(做标记)滚下，直接离开斜槽落地称为第一次操作；小球1从斜槽上原位置(标记处)滚下，跟小球2碰撞后离开斜槽落地称为第二次操作；如果在第二次操作时，发现在第一次操作中，槽的末端是不水平的，有些向上倾斜，于是把它调为水平，调整后的斜槽末端离地面高度跟原来相同。然后让小球在斜槽上原标记位置滚下进行第二次操作，分析时仍然和第一次操作的数据进行比较，其他实验操作都正确，且调节斜槽引起小球在空中运动时间的变化可忽略不计。该实验可能会得到怎样的结果________________________？说明道理______________________________________________________________________

______________________________________________________________________。

答案(1)AC(2)大于等于(3)38.4

(4)m1L2＝m1L1＋m2L3(5)碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量见详解

解析(1)为了保证小球做平抛运动，斜槽末端需要调节水平，故A正确；只要保证小球每次从斜槽同一位置静止释放，小球碰撞前的速度就一样，斜槽轨道是否光滑不影响，故B错误；本实验需要测量小球做平抛运动的水平位移，故小球落到的地面要水平，故C正确；小球做自由落体运动的高度一样，所用时间一样，不需要用秒表记录小球下落时间，故D错误。

(2)为了保证入射小球1与被碰小球2碰撞后，入射小球1不会反弹，需要选择m1大于m2；

为了保证入射小球1与被碰小球2发生对心碰撞，需要选择半径R1等于R2。

(3)由题图可知被测小球的质量为

m＝(20＋10＋5＋3.4)g＝38.4g。

(4)根据平抛运动可知，落地高度相同，则运动时间相同，设下落时间为t，则

v0＝eq\f(OP,t)＝eq\f(L2,t)，v1＝eq\f(OM,t)＝eq\f(L1,t)，v2＝eq\f(ON,t)＝eq\f(L3,t)

而动量守恒的表达式为m1v0＝m1v1＋m2v2

联立可得当满足关系式m1L2＝m1L1＋m2L3

说明碰撞过程中动量守恒。

(5)该实验可能会得到的结果是：碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量；由于槽的末端不是水平的，而是有些向上倾斜，那么小球抛出后做斜抛运动，水平速度变小，且小球在空中运动时间的变化可忽略不计，所用第一次小球的水平位移变小，即L2′L2，则有m1L2′m1L2＝m1L1＋m2L3

故可能会得到碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量。

考点二实验方案创新

例2(2022·全国甲卷，23)利用图示3的实验装置对碰撞过程进