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高中物理选修3-5实验—验证动量守恒定律典型题型

2019/10/22 10:41:41 暂无评论

1在实验室里为了验证动量守恒定律,一般采用如图1甲、乙所示的两种装置:

图片20191022105040.png

(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(  )

Am1>m2r1>r2   Bm1>m2r1<r2

Cm1>m2r1r2   Dm1<m2r1r2

(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)

答案 (1)C (2)AC (3)m1OPm1OMm2ON

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)设入射小球碰前的速度为v1,入射小球、被碰小球相碰后的速度分别为v1v2.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m1v1m1v1m2v2可表示为m1x1m1x1m2x2.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m1OPm1OMm2ON.

2.气垫导轨工作时,可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响,现借助其验证动量守恒定律,如图2所示,在水平气垫导轨上放置质量均为mAB(图中未标出)两滑块,左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连,打点计时器电源的频率为f.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,待打点稳定后让两滑块以大小不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动.如图3所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸带,在纸带上以同间距的6个连续打点为一段划分纸带,用刻度尺分别测出其长度为s1s2s3.

图片20191022105133.png

(1)若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度,则滑块________(选填AB)是与纸带甲的________(选填)端相连.

(2)碰撞前AB两滑块的动量大小分别为____________________,实验需要验证是否成立的表达式为__________(用题目所给的已知量表示)

答案 (1)A 左

(2)0.2mfs1 0.2mfs3 0.2mf(s1s3)0.4mfs2

解析 (1)因碰前A的速度大于B的速度,AB的速度相反,且碰后速度相同,故根据动量守恒定律可知,甲中s1s3是两滑块相碰前打出的纸带,s2是相碰后打出的纸带,所以滑块A应与甲纸带的左侧相连.

(2)碰撞前两滑块的速度分别为:

图片20191022105224.png

所以碰前两滑块动量分别为:

p1mv10.2mfs1p2mv20.2mfs3

总动量为:pp1p20.2mf(s1s3)

碰后总动量为:p2mv0.4mfs2.

要验证动量守恒定律,则一定有:

02mf(s1s3)0.4mfs2.

3.如图4所示,在实验室用两端带竖直挡板CD的气垫导轨和带固定挡板的质量都是M的滑块AB,做验证碰撞中的动量守恒的实验:

图片20191022105309.png

把两滑块AB紧贴在一起,在A上放质量为m的砝码,置于导轨上,用电动卡销卡住AB,在AB的固定挡板间放一弹簧,使弹簧处于水平方向上的压缩状态.

按下电钮使电动卡销放开,同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器,当AB与挡板CD碰撞同时,电子计时器自动停表,记下A运动至C的时间t1B运动至D的时间t2.

重复几次取t1t2的平均值.

请回答以下几个问题:

(1)在调整气垫导轨时应注意____________________________________________________

(2)应测量的数据还有_____________________________________________________

(3)作用前AB两滑块的总动量为______________,作用后AB两滑块的总动量为________________(用测量的物理量符号和已知的物理量符号表示)

答案 (1)用水平仪测量并调试使得气垫导轨水平

(2)AC的距离L1BD的距离L2

图片20191022105355.png

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