2019年高考物理 名校模擬試題分項解析40熱點 專題27 驗證動量守恒定律實驗.doc
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專題27 驗證動量守恒定律實驗1.(4分)【加試題】(2018年11月浙江選考物理)小明做“探究碰撞中的不變量”實驗的裝置如圖1所示,懸掛在O點的單擺由長為l的細線和直徑為d的小球A組成,小球A與放置在光滑支撐桿上的直徑相同的小球B發(fā)生對心碰撞,碰后小球A繼續(xù)擺動,小球B做平拋運動。(1)小明用游標卡尺測小球A直徑如圖2所示,則d=_mm。又測得了小球A質(zhì)量m1,細線長度l,碰撞前小球A拉起的角度和碰撞后小球B做平拋運動的水平位移x、豎直下落高度h。為完成實驗,還需要測量的物理量有:_。(2)若A、B兩球碰后粘在一起形成新單擺,其周期_(選填“小于”、“等于”或“大于”)粘合前單擺的周期(擺角小于5)?!緟⒖即鸢浮浚?)14.40 碰撞后小球A擺動的最大擺角、小球B的質(zhì)量m2.(2)大于【命題意圖】本題考查“探究碰撞中的不變量”實驗、游標卡尺讀數(shù)、單擺周期公式及其相關知識點。(2)若AB碰撞后粘在一起形成新單擺,擺球質(zhì)量增大,等效擺長增大,根據(jù)單擺周期公式,其周期增大。2【加試題】(2018紹興適應性考試)探究碰撞中的不變量實驗有多種實驗方案,如圖4所示的是一個常用方案。設入射球質(zhì)量為mA,靶球質(zhì)量為mB,實驗前兩球質(zhì)量最佳的配置是mA_mB(填“大于”“小于”或“等于”)。在所記錄的落點M、N、P中_段距離(填“OM”“ON”或“OP”)可用于測量入射球碰撞前的平拋速度;在誤差允許的范圍內(nèi),只要驗證了某個關系式成立,便可確定在碰撞中存在守恒的物理量,需驗證的關系式是_(用題中所列物理量及圖中所標的字母表示)。圖4【參考答案】大于OPmAOPmAOMmBON 4.在“探究碰撞中的不變量”的實驗中,下面是某實驗小組選用水平氣墊導軌,光電門的測量裝置來研究兩個滑塊碰撞過程中系統(tǒng)動量的變化情況。實驗裝置如圖所示。實驗過程:(1)調(diào)節(jié)氣墊導軌水平,并使光電計時器系統(tǒng)正常工作。(2)在滑塊1上裝上擋光片并測出其長度L。(3)在滑塊2的碰撞端面粘上橡皮泥(或雙面膠紙)。(4)用天平測出滑塊1和滑塊2的質(zhì)量m1和m2.(5)把滑塊1和滑塊2放在氣墊導軌上,讓滑塊2處于靜止狀態(tài)(v2=0),滑塊1以初速度v1與之碰撞(這時光電計時器系統(tǒng)自動記錄時間),碰撞后兩者粘在一起,分別記下滑塊1的擋光片碰撞前經(jīng)過光電門的時間t1和碰撞后經(jīng)過光電門的時間t2。(6)根據(jù)v=L/t計算滑塊1碰撞前經(jīng)過光電門的速度表達式為 ,碰撞后兩滑塊粘合在一起經(jīng)過光電門的速度表達式為 。計算出滑塊碰撞前后的動量,并比較兩滑塊碰撞前后的動量的矢量和。根據(jù)表格中實驗數(shù)據(jù),完成表格內(nèi)容(表中計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)m1=0.324kg,m2=0.181kg,L=1.0010-3m次數(shù)滑塊1滑塊2碰撞前系統(tǒng)動量(kgm/s)碰撞后系統(tǒng)動量kgm/s碰撞前v1/(m/s)碰撞后v/(m/s)碰撞前v2/(m/s)碰撞后v/(m/s)m1v1m2v2(m1+ m2)v110.2900.18400.18420.4260.26900.269結(jié)論(7)若要證明上述碰撞是非彈性碰撞,那么還應該滿足的表達式為 。(用上面所測物理量的符號即m1、m2、t1、t2、L表示。)【參考答案】(6) 完成表格內(nèi)容.次數(shù)滑塊1滑塊2碰撞前系統(tǒng)動量(kgm/s)碰撞后系統(tǒng)動量kgm/s碰撞前v1/(m/s)碰撞后v/(m/s)碰撞前v2/(m/s)碰撞后v/(m/s)m1v1m2v2(m1+ m2)v10.2900.18400.1840.094000.092020.4260.26900.2690.13800.136結(jié)論在誤差允許的范圍內(nèi),系統(tǒng)碰撞前后動量的矢量和相等,即系統(tǒng)碰撞前后不變的量是系統(tǒng)的總動量。(7)m1 (m1+ m2)5.某同學設計如圖甲所示的裝置,通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞過程中的不變量,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽,實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡重復上述操作10次,得到10個落點痕跡,再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡,重復這種操作10次圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點,B球落點痕跡如圖乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點與O點對齊(1)碰撞后B球的水平射程是_cm.(2)在以下四個選項中,本次實驗必須進行的測量是_A水平槽上未放B球時,A球落點位置到O點的距離BA球與B球碰撞后,A、B兩球落點位置到O點的距離CA、B兩球的質(zhì)量DG點相對于水平槽面的高度(3)若本實驗中測量出未放B球時A球落點位置到O點的距離為xA,碰撞后A、B兩球落點位置到O點的距離分別為xA、xB,已知A、B兩球半徑均為r,則通過式子_即可驗證A、B兩球碰撞中的不變量【參考答案】(1)64.7(64.265.2均可)(2)ABC(3)mAxAmAxAmBxB【名師解析】 (1)由于偶然因素的存在,重復操作時小球的落點不可能完全重合(如題圖乙所示),處理的辦法是用一個盡可能小的圓將“所有落點位置”包括在內(nèi)(其中誤差較大的位置可略去),此圓的圓心即可看做小球10次落點的平均位置,則碰撞后B球的水平射程等于圓心到O點的距離,由題圖乙可得此射程約為64.7 cm.- 配套講稿:
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