高考物理精做18验证动量守恒定律实验大题精做新人教版118.docVIP

精做18验证动量守恒定律实验

1．（2011·北京卷）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）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量______（填选项前的符号），间接地解决这个问题。

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程

（2）图2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，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分，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h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程OM，ON

（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为____________________（用②中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为____________________（用②中测量的量表示）。

（4）经测定，=45.0g，=7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。碰撞前、后的动量分别为与，则:=_________；若碰撞结束时的动量为，则:=_________。实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值为____________________。

（5）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据，分析和计算出被碰小球平抛运动射程ON的最大值为___________cm。

【答案】（1）C（2）ADE或DEA或DAE（3）（4）142.91~1.01（5）76.8

【解析】验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是通过落地高度不变情况下水平射程来体现速度，故答案是C；实验时，先让入射球多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分，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。测量平均落点的位置，找到平抛运动的水平位移，因此步骤中D、E是必须的，而且D要在E之前。至于用天平秤质量先后均可以．所以答案是ADE或DEA或DAE，设落地时间为t，则；而动量守恒的表达式是，动能守恒的表达式是，所以若两球相碰前后的动量守恒，则成立，若碰撞是弹性碰撞，动能是守恒的，则有成立，碰撞前后动量之比：，，，发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，根据动量守恒的表达式是，动能守恒的表达式是

联立解得，因此最大射程为。

2．（2014·新课标全国Ⅱ卷）利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律。在图（a）中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。

实验测得滑块A质量m1=0.310kg，滑块B的质量m2=0.108kg，遮光片的宽度d=1.00cm；打点计时器所用的交流电的频率为f=50HZ。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰；碰后光电计时器显示的时间为，碰撞前后打出的纸带如图（b）所示。

若实验允许的相对误差绝对值最大为5℅，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。

【答案】见解析

设B在碰撞后的速度大小为v2，由①式有

代入题所给的数据可得：v2=2.86m/s⑥

设两滑块在碰撞前后的动量分别为p和p’，则

p=m1v0⑦

p’=m2v1+m2v2⑧

两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为

⑨

联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，可得：⑩

因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。

3．关于“验证动量守恒定律”的实验，请完成下列的三个问题：

（1）如图所示，在做“验证动量守恒定律”的实验时，实验必须要求满足的条件是：______。

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．入射球每次都要从同一高度由静止滚下

D．若入射小球质量为，被碰小球质量为，则

（2）利用“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。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m1多次从斜轨上的S位置静止释放，找到其平