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1、考点3 实验:验证动量守恒定律1.2020山东统考,6分2019年9月,我国成功完成了76 km/h高速列车实车对撞试验,标志着我国高速列车安全技术达到了世界领先水平.某学习小组受此启发,设计了如下的碰撞实验,探究其中的能量损耗问题,实验装置如图甲所示.该小组准备了质量分别为0.20 kg、0.20 kg、0.40 kg的滑块A、B、C,滑块A右侧带有自动锁扣,左侧与穿过打点计时器(图中未画出)的纸带相连,滑块B、C左侧均带有自动锁扣,打点计时器所接电源的频率f=50 Hz.调整好实验装置后,在水平气垫导轨上放置A、B两个滑块,启动打点计时器,使滑块A以某一速度与静止的滑块B相碰并粘合在一起运
2、动,纸带记录的数据如图乙所示;用滑块C替代滑块B,重复上述实验过程,纸带数据如图丙所示.(1)根据纸带记录的数据,滑块A与B碰撞过程中系统损失的动能为 J,滑块A与C碰撞过程中系统损失的动能为 J.(计算结果均保留2位有效数字)(2)根据实验结果可知,被碰物体质量增大,系统损失的动能(填“增大”“减小”或“不变”).2.6分在“验证动量守恒定律”的实验中,一般采用如图所示的装置:其中P点为碰前入射小球落点的平均位置,M点为碰后入射小球落点的平均位置,N点为碰后被碰小球落点的平均位置.(1)若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球的质量为m2,半径为r2,则.A.m1m2,r1r2B.m1m2
3、,r1m2,r1=r2D.m1m2,r1=r2(2)以下所提供的测量工具中需要的是.A.刻度尺 B.游标卡尺 C.天平D.弹簧测力计 E.秒表(3)在做实验时,对实验要求,以下说法正确的是.A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端的切线是水平的C.入射球每次都要从同一高度由静止滚下D.释放点越高,两球碰后水平位移越大,水平位移测量的相对误差越小,两球速度的测量越准确(4)设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,用如图所示装置进行实验,则“验证动量守恒定律”的表达式为.(用装置图中的字母表示)3.6分如图甲所示,在做验证动量守恒定律的实验时,长木板右端下面垫小木片用以平衡摩擦力,小车A的前
4、端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续匀速运动,在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50 Hz.(1)若获得纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图上).a为运动起始点,则应选段来计算A的碰前速度,应选段来计算A和B碰后的共同速度.(选填“ab”“bc”“cd”或“de”)(2)已测得小车A的质量mA=0.30 kg,小车B的质量为mB=0.20 kg,由以上测量结果可得碰前系统总动量为 kgm/s,碰后系统总动量为 kgm/s.(结果保留3位有效数字)(3)实验结论: .4.创新题,4分用如图所示的装置进行以下实验:A.测出滑块
5、A、B的质量M、m及滑块与桌面间的动摩擦因数,查出当地的重力加速度gB.用细线将滑块A、B连接,使A、B间的弹簧压缩,滑块B紧靠在桌边C.剪断细线,测出滑块B做平抛运动落地点到重垂线的水平距离x1,和滑块A沿桌面滑行的距离x2(1)为探究碰撞中的不变量,写出还需测量的物理量及表示它们的字母:.(2)若mv为不变量,需验证的关系式为.5.新情境,5分如图是用来验证动量守恒定律的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O点下方桌子的边沿有一竖直立柱.实验时,调节悬点,使弹性球1静止时恰好与立柱上的弹性球2接触且两球等高.将球1拉到A点,并使之静止,同时把球2放在立柱上.释放球1,当它摆到悬点正下方时与
6、球2发生对心碰撞,碰后球1向左最远可摆到B点,球2落到水平地面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的距离为a,B点离水平桌面的距离为b,C点离桌子边沿间的水平距离为c.此时,(1)还需要测量的物理量是、和.(2)根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为.(忽略小球的大小)考点3实验:验证动量守恒定律1.(1)0.45(2分)0.60(2分)(2)增大(2分)解析:(1)打点计时器所接电源的频率f=50 Hz,周期T=1f=0.02 s,由题图乙可知,碰撞前滑块A的速度为vA=6.000.0210-2 m/s=3.0 m/s,A与B碰撞并粘合在一起后速
7、度为vAB=3.000.0210-2 m/s=1.5 m/s.碰撞前滑块A的动能EkA=12mAvA2=120.203.02 J=0.90 J,碰撞后滑块A、B的总动能EkAB=12(mA+mB)vAB2=12(0.20+0.20)1.52 J=0.45 J,A与B碰撞过程中系统损失的动能为Ek1= EkA- EkAB=0.90 J-0.45 J=0.45 J.由题图丙可知,A与C碰撞并粘合在一起后速度为vAC=2.000.0210-2 m/s=1.0 m/s.碰撞前滑块A的动能EkA=12mAvA2=120.203.02 J=0.90 J,碰撞后滑块A、C的总动能EkAC=12(mA+mC)vAC2=12(0.20+0.40)1.02 J=0.30 J,A与C碰撞过程中系统损失的动能为Ek2= EkA- EkAC=0.90 J-0.30 J=0.60 J.(2)根据实验结果可知,被碰物体质量增大,系统损失的动能增大.2.(1)C(1分)(2)AC(1分)(3)BCD(2分)(4)m1- 3 -