专题9.3 本专题实验【练】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题9.3 本专题实验【练】
1．（2022·全国·高三开学考试）某研究性学****小组的同学制作了一个验证动量守恒定律的实验装置，如图所示。一圆弧形轨道与水平轨道OP平滑连接。实验中使用不同材料制成、大小相等的滑块A和滑块B，用天平测得质量分别为、。先不放滑块B，使滑块A从圆弧形轨道上某处S点由静止滑下，停止在水平面点，测量并记录滑块A在水平轨道上滑行的距离；再把滑块B静置于水平轨道始端O点，让滑块A仍从圆弧形轨道的S点由静止滑下，滑块A和滑块B碰撞后分别停在水平轨道上的点和点，测量并记录，。
（1）本实验必须满足的条件是___________（已知滑块A与滑块B碰撞后不反弹）。
A．圆弧轨道必须是光滑的
B．滑块A的质量必须大于滑块B的质量
C．滑块A每次必须从同一高度由静止释放
（2）若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为___________。
（3）若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式___________是否成立。
【答案】      BC##CB
    
【解析】（1）AC．实验中不需要保证圆弧轨道是否光滑，只需要保证释放的滑块通过O点时速度一样，即保证在同一高度上释放即可，故A错误，C正确；
B．只有滑块A的质量大于滑块B的质量才能保证碰撞时不发生反弹，即碰撞后A的速度不发生变向，故B正确；
故选BC。
（2）当滑块A第一次从O点滑到O1点时，根据动能定理
解得
对滑块A第二次碰撞B后，对A、B后续滑行过程运用动能定理
解得
若两球碰撞前动量守恒，则满足
即需验证
（3）即需验证碰撞前后动能是否相同，即
解得
2．（2022·福建·模拟预测）如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。图中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使A球多次从斜轨上位置P由静止释放，找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P由静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，分别找到碰后A球和B球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF分别为x1、x2、x3，测得A球的质量为m1，B球的质量为m2。
（1）该实验必须满足的条件有_______。
A．两球的质量必须相等
B．轨道末端必须水平
C．B球的半径大于A球的半径
D．A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
（2）当满足表达式_______时，即说明两球碰撞中动量守恒；当水平射程x1、x2、x3满足表达式_______时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞。（用所测量的物理量表示）
【答案】      BD##DB         
【解析】解：（1）A．为防止两球碰后A球反弹，A球的质量必须大于B球的质量，A错误；
B．为使两球碰后都做平抛运动，轨道末端必须水平，B正确；
C．为减小实验误差，要求两球对心碰撞，因此B球的半径与A球的半径相等，C错误；
D．为使小球A每次运动到斜槽末端速度相等，A球每次必须从斜轨道的同一位置由静止释放，D正确。
故选BD。
（2）两小球碰后在空中做平抛运动，下落的高度相等，由可知，小球在空中运动时间相等，小球在水平方向做匀速直线运动，因此可用水平方向的射程代替小球水平方向的抛出速度，当满足表达式
即满足表达式
时，说明两球碰撞中动量守恒。
若碰撞为弹性碰撞，则机械能守恒，则有
所以可知当水平射程x1、x2、x3满足表达式
则说明两球的碰撞为弹性碰撞。
3．（2022·福建·模拟预测）如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德（G-Atwood1747-1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律和动量守恒定律，如图乙所示。（已知当地的重力加速度为
g）
（1）该同学用游标卡尺测量遮光片的宽度如图所示，则d=___________mm；然后将质量均为m（A含挡光片和挂钩、B含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，A置于桌面上处于静止状态，测量出挡光片中心到固定光电门中心的竖直距离h；
（2）为了验证动量守恒定律，该同学让A在桌面上处于静止状态，将B从静止位置竖直上升s后由自由下落，直到光电门记录下挡光片挡光的时间为（B未接触桌面），则验证绳绷紧过程中系统沿绳方向动量守恒定律的表达式为___________；如果该同学忘记将B下方的质量也为m的C取下，完成测量后，验证动量守恒定律的表达式为________