高考物理新题型揭秘专题 碰撞与动量守恒之实验题Word文件下载.docx

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C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程OM，ON

（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为____________________（用②中测量的量表示）；

若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为____________________（用②中测量的量表示）。

（4）经测定，=45.0g，=7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。

碰撞前、后的动量分别为与，则:

=_________；

若碰撞结束时的动量为，则:

=_________。

实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值为____________________。

（5）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。

请你用④中已知的数据，分析和计算出被碰小球平抛运动射程ON的最大值为___________cm。

【参考答案】

（1）C

（2）ADE或DEA或DAE（3）m1·

OM+m2·

ON=m1·

OPm1·

OM2+m2·

ON2=m1·

OP2

（4）142.91~1.01（5）76.8

m1·

OP成立，若碰撞是弹性碰撞，动能是守恒的，则有m1·

OP2成立。

（4）碰撞前后动量之比：

，，。

（5）发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，根据动量守恒的表达式是，动能守恒的表达式是，联立解得，因此最大射程为。

名师解读

内容

可能的分值

可能的题型

碰撞及动量守恒

修订前

10分

选考–计算题

修订后

6分或9分

必考–实验题

1．碰撞及动量守恒在选修3–5中虽然占用的篇幅不是很多，但是却是高考的热点，从2010年2016年这几年的时间，在选考的三个部分中，必有一道关于碰撞及动量守恒的题，而且分值相对也较高，一般为10分，在作为选考内容的时候，可能会存在多个解的问题。

学优高考网、

2．2016年新出了2017年的考试大纲和考试说明，将选修3–5的内容调整为必考内容，这种调整，更加说明了碰撞及能量守恒的重要性。

3．2017年是考试改革的第一年，但是从往年选考的内容来看，碰撞和守恒在今年肯定会考，但是其考查形式可能就比较多样，比如可能将碰撞及动量守恒的知识以实验题的形式进行考查，而且还可以与其他章节的知识相结合考查，这就更加增加了难度，完全可以放在多项选择题的位置进行考查。

1．（2014·

新课标全国卷Ⅱ）利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律。

在图（a）中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；

滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。

实验测得滑块A质量m1=0.310kg，滑块B的质量m2=0.108kg，遮光片的宽度d=1.00cm；

打点计时器所用的交流电的频率为f=50HZ。

将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰；

碰后光电计时器显示的时间为，碰撞前后打出的纸带如图（b）所示。

若实验允许的相对误差绝对值最大为5℅，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？

写出运算过程。

2．如图（a）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲量时，随即启动打点计时器。

甲车运动一段距离后，与静止的（乙）车发生正碰并粘在一起运动。

纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图（b）所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车运动速度大小为________m/s，甲、乙两车的质量比m甲:

m乙=________。

3．气垫导轨（如图所示）工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。

为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b。

气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。

右图为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以相同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度x1、x2和x3。

若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为______、______，两滑块的总动量大小为________；

碰撞后两滑块的总动量大小为________。

重复上述实验，多做几次。

若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证。

4．为了验证动量守恒定律（探究碰撞中的不变量），某同学选取了两个材质相同，体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验：

步骤1：

在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；

步骤2：

安装好实验装置如图所示，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；

步骤3：

让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到A、B停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；

步骤4：

多次重复步骤3，得到多幅照片、挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图所示。

（1）由图分析可知，滑块A与滑块B碰撞发生的位置________。

①在P5、P6之间

②在P6处

③在P6、P7之间

（2）为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是________。

①A、B两个滑块的质量m1和m2

②滑块A释放时距桌面的高度

③频闪照相的周期

④照片尺寸和实际尺寸的比例

⑤照片上测得的x45、x56和x67、x78

⑥照片上测得的x34、x45、x56和x67、x78、x89

⑦滑块与桌面间的动摩擦因数

写出验证动量守恒的表达式____________。

（3）请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：

______________________。

5．如图所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点正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静止时恰与立柱上的球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D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点与竖直方向的夹角为α，摆长L，B点离水平桌面的距离为b，D点与桌子边沿间的水平距离为S。

此外：

（1）还需要测量的量是__________、_____________、__________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）

1．如图所示为“探究两物体作用前后动量是否守恒”的实验装置示意图。

已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别是ra、rb，图中P点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置。

（1）本实验必须满足的条件是________。

A．斜槽轨道必须是光滑的学优高考网、

B．斜槽轨道末端的切线水平

C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放

D．入射小球与被碰球满足ma>

mb，ra=rb

（2）为了判断动量守恒，需要测量OP间的距离x1，则还需要测量OM间的距离x2，ON间的距离x3，如果动量守恒，须满足的关系式是________（用测量物理量的字母表示）。

2．把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，置于光滑的水平面上，如图所示。

烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒。

（1）还必须添加的器材是：

_____________________________。

（2）需直接测量的数据是：

________________________________。

（3）用所得数据验证动量守恒定律的关系式是_____________。

3．如图所示，某同学设计了一个用气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：

质量为的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门②的右侧，质量为的滑块从光电门①的右侧向左运动，穿过光电门①与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门②，滑块2碰上左端被导轨左端的粘接条粘住，待滑块1穿过光电门②后用手将它停住。

两个滑块上固定的遮光条宽度相同。

数字计时器分别记录下滑块1通过光电门①的时间、滑块2和滑块1依次通过光电门②的时间和。

本实验中两个滑块的质量大小关系应为________；

若等式_______________成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒。

4．某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速运动，设计如图甲所示：

在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。

（1）若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间的距离，在图上标出A为运动起始的点，则应选______段来计算A碰前的速度，应选______段来计算A和B碰后的共同速度。

（2）已测得小车A的质量mA=0.4kg，小车B的质量mB=0.20kg，则由以上结果可得碰前总动量=______kg·

m/s，碰后总动量=______kg·

m/s。

5．如图是用来验证动量守恒的实验装置，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。

释放球1，当它摆到悬点正下方时与球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。

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点与桌子边沿间的水平距离为c。

（忽略小球的大小）以及弹性小球1、2的质量m1、m2，要验证碰撞过程中系统动量守恒，还需要测量的量是____________和____________。

6．用如图甲所示装置结合频闪照相机拍摄的照片的来验证动量守恒定律，实验步骤如下：

①用天平测出A、B两个小球的质量mA和mB；

②安装好实验装置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；

③先不在斜槽的末端放小球B，让小球A从斜槽上位置P由静止开始释放，小球A离开斜槽后，频闪照相机连续拍摄小球A的两位置（如图乙所示）；

④将小球B放在斜槽的末