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1、第4讲 实验:验证动量守恒定律A组 基础巩固1.(2017丰台二模)如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒。入射小球质量为m1,被碰小球质量为m2。O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从倾斜轨道上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置,并记下此位置距O点的距离。然后把被碰小球m2静止于水平轨道末端,再将入射小球m1从倾斜轨道上S位置静止释放,与小球m2相撞,多次重复此过程,并分别找到它们平均落点的位置距O点的距离。则下列说法正确的是( )A.实验中要求两小球半
2、径相等,且满足m1m2,A错;实验中对倾斜轨道是否光滑无要求,B错;若m1x2=m1x1+m2x3成立,可验证动量守恒,C错。2.某同学用半径相同的两个小球a、b来研究碰撞问题,实验装置示意图如图所示,O点是小球水平抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时,先让入射小球a多次从倾斜
3、轨道上的某一确定位置由静止释放,从水平轨道的右端水平抛出,经多次重复上述操作,确定出其平均落地点的位置P;然后,把被碰小球b置于水平轨道的末端,再将入射小球a从倾斜轨道上的同一位置由静止释放,使其与小球b对心正碰,多次重复实验,确定出a、b相碰后它们各自的平均落地点的位置M、N;分别测量平抛射程OM、ON和OP。已知a、b两小球质量之比为6∶1,在实验误差允许范围内,下列说法中正确的是 ( )A.a、b两个小球相碰后在空中运动的时间之比为OM∶ONB.a、b两个小球相碰后落地时重力的瞬时功率之比为6OM∶ONC.若a、b两个小球在碰撞前后动
4、量守恒,则一定有6ON=6OM+OPD.若a、b两个小球的碰撞为弹性碰撞,则一定有OP+OM=ON答案 D 两小球碰后均做平抛运动,下落高度h相同,因为gt22=h,所以t相同,A项错误;落地时重力的功率PG=mgvy,vy相同,所以PG之比等于质量之比等于6∶1,故B项错误;由动量守恒有ma·OP=mb·ON+ma·OM,6·OP=6·OM+ON,所以C项错误;两小球发生弹性碰撞,动能守恒12maOP2=12mb·ON2+12ma·OM2,6·OP2=ON2+6·OM2,联立可得OP+OM=ON,D项正确。3.在用如图甲所示的装置研究碰撞中
5、的动量守恒的实验中:(1)用游标卡尺测量直径相同的入射球与被碰球的直径,测量结果如图乙所示,则球的直径为 cm。 (2)实验中小球的落点情况如图丙所示,入射球A与被碰球B的质量比mA∶mB=3∶2,则实验中碰撞结束时刻两球动量大小之比pA∶pB= 。 甲 乙丙答案 (1)2.14 (2)1∶2解析 (1)游标卡尺的读数为:21mm+4×0.1mm=21.4mm=2.14cm;(2)根据图中数据,可知碰撞结束时刻两球的动量之比为:pApB=mA·OMmB·O'N=32×13.5042.64-2r=32×13.5042
6、.64-2.14=12。4.(2018海淀一模节选)某同学用图所示的“碰撞实验装置”研究直径相同的两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。①在实验中小球速度不易测量,可通过仅测量 解决这一问题。 A.小球做平抛运动的时间B.小球做平抛运动的水平距离C.小球做平抛运动的初始高度D.小球释放时的高度②图中PQ是斜槽,QR为水平槽,R为水平槽末端。利用铅垂线在记录纸上确定R的投影点O。实验时先使A球从斜槽上G处由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹;此后,再把B球放在R处,将A球再从G处由静止释放,与B球碰撞后在记录纸上分别留下A
7、、B两球落点痕迹。由测量可知,碰撞前A球做平抛运动的水平距离为x0;碰撞后,A、B两球做平抛运动的水平距离分别为x1、x2。用天平称量A、B两球的质量分别为mA、mB。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 (用题目给出的物理量符号表示)。 答案 ①B ②mAx0=mAx1+mBx2解析 ①本实验应用了等效替代法,由于小球下落高度相同,即下落时间相同,所以由x=vt知水平位移可代替速度。②由于两球相碰前后动量守恒,则表达式为mAx0=mAx1+mBx2。B组 综合提能1.(2017昌平二模)某同学用图甲所示的实验装置验证碰撞中的
8、动量守恒定律,他用两个完全相同的小钢球A、B进行实验,首先该同学使球A自斜槽某一高度由静止释放,从槽的末端水平飞出,测出球A落在水平地面上的点P与球飞出点在地面上竖
