人教7.4 实验八：验证动量守恒定律（练）--2023年高考物理一轮复习讲练测（全国通用）（解析版）.docx

专题7.4 实验八：验证动量守恒定律
1．如图甲所示，在验证动量守恒定律”实验中，P为入射球A未与被碰球B碰撞时的落点。
（1）己知小球A的质量m1和小球B的质量m2，用甲图中标出的符号列出验证动量守恒的表达式为___________。
（2）若A球质量为m1=50g，两小球发生正碰前后的位移-时间（s-t）图像如图乙所示，则小球B的质量为m2=___________g。
（3）实验时调节A球下落高度，让A球以一定速度v与静止的B球发生正碰，碰后测得两球动量正好相等，则A、B两球的质量之比应满足___________。
【答案】          20    
【解析】
[1]（1）小球离开槽以后均做平抛运动，由于竖直方向自由落体运动且高度一样，所以小球落地的时间相等均设为t，水平方向做匀速直线运动，则入射球A未与被碰球B碰撞时的速度
入射球A与被碰球B碰撞时落地点分别为OM和ON，则速度分别为
入射球A与被碰球B碰撞时动量守恒
解得
[2]（2）两小球发生正碰前后的位移-时间（s-t）图像如图乙所示，可知
入射球A与被碰球B碰撞时动量守恒
解得
[3]（3）设碰撞后两者的动量都为P，由题意可知，碰撞前后总动量为2P，根据动量和动能的关系
碰撞过程中动能不增加，有
解得
因本实验入射球要大于被碰球，因此应有
故需满足
2．用如图所示的装置来验证动量守恒定律，安装实验仪器，满足两个小球碰撞过程中动量守恒的条件，结合装置图，并回答下列问题：
（1）按图所示安装实验仪器，通过______使斜槽末端处于水平，钢球轻放在上面能保持______；
（2）用______测量入射小球的质量、靶球的质量，两个小球的质量要满足______（填“＞”“＝”或“＜”）；
（3）每次都要控制入射球从______的高度自由滑下，用重锤线在白纸上分别标注斜槽的水平端口O和靶球的初位置（支球柱）在白纸上的投影，用刻度尺测出入射小球两次落地点P、M与O的距离s和s1，靶球落地点N与的距离s2；
（4）若方程式______（用、、s、s1、s2来表示）成立，可验证碰撞中的动量守恒；若方程式______（用s、s1、s2来表示）成立，说明两小球发生了弹性碰撞。
【答案】     水平调节螺丝     静止状态     天平     ＞     相同         
【解析】
（1）[1][2]按图所示安装实验仪器，通过水平调节螺丝使斜槽末端处于水平，钢球放在上面能保持静止状态。
（2）[3][4]用天平测量入射小球的质量、靶球的质量，两个小球在碰撞过程为了避免入射小球反弹，要满足。
（3）[5]每次都要控制入射球从相同的高度自由滑下，这样才能保证入射小球每次运动到斜槽末端时初速度相同。
（4）[6]入射小球单独做平抛运动的初速度（碰前的速度）为
碰撞后入射小球平抛运动的初速度为
靶球平抛运动的初速度为
若碰撞中的动量守恒，则有，综合可得
[7]若两小球发生了弹性碰撞，则有动量守恒、动能守恒，可得
解得
可得
3．在“验证动量守恒定律”的实验中，实验装置、实验中小球运动轨迹及落点的情况如图所示。
（1）本实验需要测量的物理量是___________（填选项前的字母）。
A．小球的质量                                B．小球做平抛运动的时间
C．A、B、C到O点的距离       D．槽口到水平地面的竖直高度H
（2）如果满足关系式___________（用第（1）题中选择测量的物理量字母表示），则验证了a、b碰撞过程中动量守恒。
【答案】     AC##CA    
【解析】
（1）（2）[1][2] 开始时不放b球，让a球从某一高度静止释放，平抛的初速度为，落到B点，放上b球后，让a球从同一高度静止释放，碰撞后，a球落以初速度平抛落在A点，b球以初速度平抛落在C点，根据动量守恒定律
小球平抛运动竖直方向上的高度相同，根据
可知小球落地时间相同，动量守恒的方程两边同时乘以时间
转化为平抛运动的水平位移，即验证动量守恒的方程为
所以需要测量两小球的质量和小球平抛落地的水平位移，AC正确，BD错误。
4．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