第五章实验七验证动量守恒定律 2011年高考一轮复习测试题
1.在“验证动量守恒定律”的实验中,关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中,正确的是 ( )
A.释放点越低,小球受阻力越小,入射小球的入射速度越小,误差越小
B.释放点越高,两球碰后水平位移越大,水平位移测量的相对误差越小,两球速度的测量越准确
C.释放点越高,两球相碰时相互作用的内力越大,碰撞前后动量之差越小,误差越小
D.释放点越高,入射小球对被碰小球的作用力越大,水平槽对被碰小球的阻力越小
解析:该实验产生误差的主要原因有:(1)两球相碰时水平方向外力的影响;(2)小球做平抛运动时水平位移测量不准确;(3)没有确保两球在水平方向发生正碰.综上可知B、C选项正确.
答案:BC
2.在做“验证动量守恒定律”的实验中,实验必须要求的条件是 ( )
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.碰撞的瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行
解析:做本实验时,应注意每次实验时入射小球与被碰小球碰前速度相同,且方向水平,故B、C、D三项正确.至于斜槽是否光滑无需考虑,A项错误.
答案:BCD
3.某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩了的弹簧,如图实-7-6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,验证木块间相互作用时动量守恒.
图实-7-6
(1)该同学还必须有的器材是________________.
(2)需要直接测量的数据是________________.
(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是__________________________________.
解析:这个实验的思路与课本上采用的实验的原理完全相同,也是通过测平抛运动的水平位移来代替它们作用完毕时的速度.
答案:(1)刻度尺、天平 (2)两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离x1、x2 (3)m1x1=m2x2
4.在实验室里为了验证动量守恒定律,一般采用如图实-7-7甲、乙所示的两种装置:
图实-7-7
(1)若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则 ( )
A.m1>m2,r1>r2 B.m1>m2,r1<r2
C.m1>m2,r1=r2 D.m1<m2,r1=r2
(2)若采用图乙所示装置进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是________.
A.直尺 B.游标卡尺 C.天平 D.弹簧测力计 E.秒表
(3)设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置),所得“验证动量守恒定律”的结论为
________________________________________________________________________.
(用装置图中的字母表示)
解析:(1)为防止反弹造成入射球返回斜槽,要求入射球质量大于被碰球质量,即m1>m2,为使入射球与被碰球发生对心碰撞,要求两小球半径相同.故选项C正确.
(2)设a球碰前的速度为v1,a、b相碰后的速度分别为v1′、v2′.由于两球都从同一高度做平抛运动,当以运动时间为一个计时单位时,可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度.因此,验证的动量守恒关系m1v1=m1v1′+m2v2′可表示为m1x1=m1x1′+m2x2′.所以需要直尺、天平,而无需弹簧测力计、秒表.由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的,两球的半径不必测量,故无需游标卡尺.
(3)得出验证动量守恒定律的结论应为m1OP=m1OM+m2O′N.
答案:(1)C (2)AC (3)m1OP=m1OM+m2O′N
5.某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动,然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动.他设计的具体装置如图实-7-8所示,在小车后连接着纸带,电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz,长木板垫着小木片以平衡摩擦力.
图实-7-8
(1)若已得到打点纸带如图实-7-9所示,并测得各计数点间距(标在图上).A为运动起点,则应该选择________段来计算A碰前的速度,应选择________段来计算A和B碰后的共同速度.(以上空格选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”)
图实-7-9
(2)已测得小车A的质量m1=0.40 kg,小车B的质量m2=0.20 kg,由以上测量结果可得碰前m1v0=________ kg·m/s;碰后(m1+m2)v共=________ kg·m/s.
由此得出结论________________________________________________________.
解析:(1)分析纸带上的点迹可以看出,BC段既表示小车做匀速运动,又表示小车具有较大的速度,故BC段能准确地描述小车A碰前的运动情况,应当选择BC段计算小车A碰前的速度,而DE段内小车运动稳定,故应选择DE段计算碰后A和B的共同速度.
(2)小车A碰撞前的速度
v0== m/s=1.050 m/s
小车A在碰撞前
m1v0=0.40×1.050 kg·m/s=0.420 kg·m/s
碰后A和B的共同速度
v共== m/s=0.695 m/s
碰撞后A和B:
(m1+m2)v共=(0.20+0.40)×0.695 kg·m/s
=0.417 kg·m/s