热点27+验证动量守恒定律实验-40热点2019年高考名校物理模拟试题分项解析

热点27+验证动量守恒定律实验-40热点2019年高考名校物理模拟试题分项解析

‎1.（4分）【加试题】（2018年11月浙江选考物理）小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图1所示，悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成，小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞，碰后小球A继续摆动，小球B做平抛运动。‎ ‎（1）小明用游标卡尺测小球A直径如图2所示，则d=_______mm。又测得了小球A质量m1，细线长度l，碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平抛运动的水平位移x、竖直下落高度h。为完成实验，还需要测量的物理量有：______________________。‎ ‎（2）若A、B两球碰后粘在一起形成新单摆，其周期_________（选填“小于”、“等于”或“大于”）粘合前单摆的周期（摆角小于5°）。‎ ‎【参考答案】（1）14.40 ‎ 碰撞后小球A摆动的最大摆角β、小球B的质量m2.‎ ‎（2）大于 ‎【命题意图】本题考查“探究碰撞中的不变量”实验、游标卡尺读数、单摆周期公式及其相关知识点。‎ ‎（2）若AB碰撞后粘在一起形成新单摆，摆球质量增大，等效摆长增大，根据单摆周期公式，其周期增大。‎ ‎2．【加试题】(2018·绍兴适应性考试)《探究碰撞中的不变量》实验有多种实验方案，如图4所示的是一个常用方案。设入射球质量为mA，靶球质量为mB，实验前两球质量最佳的配置是mA________mB(填“大于”“小于”或“等于”)。在所记录的落点M、N、P中________段距离(填“OM”“ON”或“OP”)可用于测量入射球碰撞前的平抛速度；在误差允许的范围内，只要验证了某个关系式成立，便可确定在碰撞中存在守恒的物理量，需验证的关系式是________(用题中所列物理量及图中所标的字母表示)。‎ 图4‎ ‎【参考答案】　大于　OP　mA·OP＝mA·OM＋mB·ON ‎ ‎4.在“探究碰撞中的不变量”的实验中，下面是某实验小组选用水平气垫导轨，光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况。实验装置如图所示。‎ 实验过程：‎ ‎（1）调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作。‎ ‎（2）在滑块1上装上挡光片并测出其长度L。‎ ‎（3）在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥（或双面胶纸）。‎ ‎（4）用天平测出滑块1和滑块2的质量m1和m2.‎ ‎（5）把滑块1和滑块2放在气垫导轨上，让滑块2处于静止状态（v2=0），滑块1以初速度v1与之碰撞（这时光电计时器系统自动记录时间），碰撞后两者粘在一起，分别记下滑块1的挡光片碰撞前经过光电门的时间t1和碰撞后经过光电门的时间t2。‎ ‎（6）根据v=L/t计算滑块1碰撞前经过光电门的速度表达式为 ，碰撞后两滑块粘合在一起经过光电门的速度表达式为 。计算出滑块碰撞前后的动量，并比较两滑块碰撞前后的动量的矢量和。‎ 根据表格中实验数据，完成表格内容（表中计算结果保留三位有效数字）‎ m1=0.324kg，m2=0.181kg，L=1.00×10-3m 次数 滑块1‎ 滑块2‎ 碰撞前系统动量（kgm/s）‎ 碰撞后系统动量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）‎ m1v1‎ m2v2‎ ‎（m1+ m2）v1‎ ‎1‎ ‎0.290‎ ‎0.184‎ ‎0‎ ‎0.184‎ ‎2‎ ‎0.426‎ ‎0.269‎ ‎0‎ ‎0.269‎ 结论 ‎（7）若要证明上述碰撞是非弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为 。‎ ‎（用上面所测物理量的符号即m1、m2、t1、t2、L表示。）‎ ‎【参考答案】（6） ‎ 完成表格内容.‎ 次数 滑块1‎ 滑块2‎ 碰撞前系统动量（kgm/s）‎ 碰撞后系统动量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）‎ m1v1‎ m2v2‎ ‎（m1+ m2）v ‎1‎ ‎0.290‎ ‎0.184‎ ‎0‎ ‎0.184‎ ‎0.0940‎ ‎0‎ ‎0.0920‎ ‎2‎ ‎0.426‎ ‎0.269‎ ‎0‎ ‎0.269‎ ‎0.138‎ ‎0‎ ‎0.136‎ 结论 在误差允许的范围内，系统碰撞前后动量的矢量和相等，即系统碰撞前后不变的量是系统的总动量。‎ ‎（7）m1 >（m1+ m2）‎ ‎5.某同学设计如图甲所示的装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．‎ ‎(1)碰撞后B球的水平射程是________cm.‎ ‎(2)在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是________．　‎ A．水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离 B．A球与B球碰撞后，A、B两球落点位置到O点的距离 C．A、B两球的质量 D．G点相对于水平槽面的高度 ‎(3)若本实验中测量出未放B球时A球落点位置到O点的距离为xA，碰撞后A、B两球落点位置到O点的距离分别为xA′、xB′，已知A、B两球半径均为r，则通过式子________________即可验证A、B两球碰撞中的不变量．‎ ‎【参考答案】　(1)64.7(64.2～65.2均可)　(2)ABC ‎(3)mAxA＝mAxA′＋mBxB′‎ ‎【名师解析】 (1)由于偶然因素的存在，重复操作时小球的落点不可能完全重合(如题图乙所示)，处理的办法是用一个尽可能小的圆将“所有落点位置”包括在内(其中误差较大的位置可略去)，此圆的圆心即可看做小球10次落点的平均位置，则碰撞后B球的水平射程等于圆心到O点的距离，由题图乙可得此射程约为64.7 cm. ‎