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高中物理一輪總復(fù)習(xí)練習(xí):第六章動(dòng)量守恒定律 課時(shí)作業(yè)31 Word版含解析

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1、 課時(shí)作業(yè)(三十一) 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 [基礎(chǔ)訓(xùn)練] 1.(2018·江西南昌月考)利用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律:如圖甲所示,開(kāi)始時(shí)兩個(gè)滑塊靜止,它們之間有一根被壓縮的輕彈簧,兩滑塊用繩子連接;繩子燒斷后,兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng),得到如圖乙所示的兩個(gè)滑塊A、B相互作用后運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片,頻閃的頻率為10 Hz.已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g、300 g,根據(jù)照片記錄的信息,A、B離開(kāi)彈簧后,滑塊A做勻速直線運(yùn)動(dòng),其速度大小為_(kāi)_______ m/s,本次實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論是____________ _____________________________________

2、___________________. 甲 乙 答案:0.09 兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過(guò)程中動(dòng)量守恒 解析:由題圖乙可知,繩子燒斷后,A、B均做勻速直線運(yùn)動(dòng).開(kāi)始時(shí)有vA=0,vB=0,A、B被彈開(kāi)后有v′A=0.09 m/s,v′B=0.06 m/s,mAv′A=0.018 kg·m/s,mBv′B=0.018 kg·m/s,由此可得mAv′A=mBv′B,即0=mBv′B-mAv′A,結(jié)論是:兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過(guò)程中動(dòng)量守恒. 2.(2018·江蘇五校聯(lián)考)某同學(xué)用如圖所示的裝置“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”,其操作步驟如下: A.將操作臺(tái)調(diào)為水平; B.用天

3、平測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB; C.用細(xì)線將滑塊A、B連接,滑塊A、B緊靠在操作臺(tái)邊緣,使A、B間的彈簧處于壓縮狀態(tài); D.剪斷細(xì)線,滑塊A、B均做平拋運(yùn)動(dòng),記錄A、B滑塊的落地點(diǎn)M、N; E.用刻度尺測(cè)出M、N距操作臺(tái)邊緣的水平距離x1、x2; F.用刻度尺測(cè)出操作臺(tái)臺(tái)面距地面的高度h. (1)上述步驟中,多余的步驟是________. (2)如果動(dòng)量守恒,須滿足的關(guān)系是____________(用測(cè)量量表示). 答案:(1)F (2)mAx1=mBx2 解析:取滑塊A的初速度方向?yàn)檎较?,兩滑塊的質(zhì)量和平拋初速度大小分別為mA、mB、v1、v2,平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移大

4、小分別為x1、x2,平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t.需要驗(yàn)證的方程為0=mAv1-mBv2,又v1=,v2=,代入得到mAx1=mBx2,故不需要用刻度尺測(cè)出操作臺(tái)臺(tái)面距地面的高度h.所以多余的步驟是F. 3.某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn).先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開(kāi)始滾下,在水平地面上的記錄紙上留下壓痕,重復(fù)10次;再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止放置,讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開(kāi)始滾下,和b球相碰后,兩球分別落在記錄紙的不同位置處,重復(fù)10次. (1)本實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量的物理量有________. A.斜槽軌道末端到水平地面的高度H B.小球a

5、、b的質(zhì)量ma、mb C.小球a、b的半徑r D.小球a、b離開(kāi)斜槽軌道末端后平拋飛行的時(shí)間t E.記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC F.a(chǎn)球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,ma________(填“大于”“小于”或“等于”)mb. (3)放上被碰小球后,兩小球碰后是否同時(shí)落地?如果不是同時(shí)落地,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒(méi)有影響?(不必做分析) ____________________________________________________. (4)為測(cè)定未放小球b時(shí),小球a落點(diǎn)的平均位置,把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點(diǎn)對(duì)齊

6、,如圖給出了小球a落點(diǎn)附近的情況,由圖可得OB距離應(yīng)為_(kāi)_______cm. (5)按照本實(shí)驗(yàn)方法,驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是___________ __________________________________________________________. 答案:(1)BE (2)大于 (3)b球先落地,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響 (4)45.97(45.95~45.99均正確) (5)maOB=maOA+mbOC 解析:(1)必須測(cè)量的物理量有兩小球的質(zhì)量ma、mb,各落點(diǎn)A、B、C到O點(diǎn)的距離OA、OB、OC,B、E正確. (2)為使a球碰b球后不反彈,必須有ma>mb.

7、 (3)b球被碰飛出后,a球還要在水平段運(yùn)動(dòng)一小段,因此,b球先落地,但不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果. (4)畫(huà)盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面,圓心位置大約在45.97 cm. (5)若動(dòng)量守恒,應(yīng)有mava=mav′a+mbv′b, va是小球a單獨(dú)下落離開(kāi)軌道時(shí)的速度,v′a、v′b是兩球碰后離開(kāi)軌道時(shí)的速度,又v=,則有ma·=ma·+mb·,即maOB=maOA+mbOC. 4.氣墊導(dǎo)軌(如圖甲所示)工作時(shí),空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出,在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層,使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸,大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力.為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個(gè)質(zhì)量均

8、為a的滑塊,每個(gè)滑塊的一端分別與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后,接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng),兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng).圖乙所示為某次實(shí)驗(yàn)打出的點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分,在紙帶上以同間距的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶,用刻度尺分別量出其長(zhǎng)度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國(guó)際單位,那么,碰撞前兩滑塊的動(dòng)量大小分別為_(kāi)_______、________,兩滑塊的總動(dòng)量大小為_(kāi)_______;碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為_(kāi)_______.重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),多做幾次.若碰撞前、后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等,則

9、動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證. 答案:0.2abs1 0.2abs3 0.2ab(s1-s3) 0.4abs2 解析:打點(diǎn)周期T=,打s1、s2、s3均用時(shí). 碰前其中一滑塊的動(dòng)量p1=mv1=m=a=0.2abs1. 碰前另一滑塊的動(dòng)量p2=mv2=m=a=0.2abs3, 故碰前總動(dòng)量p=p1-p2=0.2ab(s1-s3), 同理碰后總動(dòng)量p′=2m=0.4abs2. [能力提升] 5.為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(探究碰撞中的不變量),某同學(xué)選取了兩個(gè)材質(zhì)相同、體積不等的立方體滑塊A和B,按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn): 步驟1:在A、B的相撞面分別裝上尼龍拉扣,以便二者相撞以后能夠立刻

10、結(jié)為整體; 步驟2:安裝好實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲,鋁質(zhì)軌道槽的左端是傾斜槽,右端是長(zhǎng)直水平槽,傾斜槽和水平槽由一小段弧連接,軌道槽被固定在水平桌面上,在軌道槽的側(cè)面與軌道等高且適當(dāng)遠(yuǎn)處裝一臺(tái)數(shù)碼頻閃照相機(jī); 步驟3:讓滑塊B靜置于水平槽的某處,滑塊A從斜槽某處由靜止釋放,同時(shí)開(kāi)始頻閃拍攝,直到A、B停止運(yùn)動(dòng),得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片; 步驟4:多次重復(fù)步驟3,得到多幅照片,挑出其中最理想的一幅,打印出來(lái),將刻度尺緊靠照片放置,如圖乙所示. (1)由圖乙分析可知,滑塊A與滑塊B碰撞位置________. A.在P5、P6之間 B.在P6處 C.在P6、P7之間 (2)為了探究碰撞中

11、動(dòng)量是否守恒,需要直接測(cè)量或讀取的物理量是________. ①A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1和m2 ②滑塊A釋放時(shí)距桌面的高度 ③頻閃照相的周期 ④照片尺寸和實(shí)際尺寸的比例 ⑤照片上測(cè)得的x45、x56和x67、x78 ⑥照片上測(cè)得的x34、x45、x56和x67、x78、x89 ⑦滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 寫(xiě)出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式____________________________. (3)請(qǐng)你寫(xiě)出一條有利于提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)原理的建議:________________________________________________________. 答案:(1)B

12、 (2)①⑥ m1(x45+2x56-x34)=(m1+m2)(2x67+x78-x89) (3)將軌道的一端墊起少許,平衡摩擦力,使得滑塊碰撞前后都做勻速運(yùn)動(dòng)(其他合理答案也可) 解析:(1)由題圖可得x12=3.00 cm, x23=2.80 cm,x34=2.60 cm,x45=2.40 cm,x56=2.20 cm,x67=1.60 cm,x78=1.40 cm,x89=1.20 cm.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知A、B相撞的位置在P6處. (2)為了探究A、B相撞前后動(dòng)量是否守恒,就要得到碰撞前后的動(dòng)量,所以要測(cè)量A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1、m2和碰撞前后的速度.設(shè)照相機(jī)拍攝時(shí)間間隔為T,則P4處的速度為v4=,P5處的速度為v5=,因?yàn)関5=,所以A、B碰撞前在P6處的速度為v6=;同理可得碰撞后AB在P6處的速度為v′6=.若動(dòng)量守恒則有m1v6=(m1+m2)v′6,整理得m1(x45+2x56-x34)=(m1+m2)(2x67+x78-x89).因此需要測(cè)量或讀取的物理量是①⑥. (3)若碰撞前后都做勻速運(yùn)動(dòng)則可提高實(shí)驗(yàn)的精確度.

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