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【優(yōu)化方案】2020高考物理總復習 實驗知能優(yōu)化演練 新人教版選修3-5

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1、知能演練強化闖關 1.在用斜槽軌道“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗中,必須測量的物理量有(  ) A.入射小球和被碰小球的質量 B.入射小球和被碰小球的半徑 C.入射小球從斜槽上由靜止釋放時的起始高度 D.斜槽軌道的末端到地面的高度 E.從相碰到落地的時間 F.入射小球未與另一小球碰撞時飛出的水平距離 G.入射小球和被碰小球碰撞后各自飛出的水平距離 答案:AFG 2. 某同學用如圖1-2-9所示裝置驗證動量守恒定律,用輕質細線將小球1懸掛于O點,使小球1的球心到懸點O的距離為L,被碰小球2放在光滑的水平桌面上.將小球1從右方的A點(OA與豎直方向的夾角為α)由靜止釋放,

2、擺到最低點時恰與小球2發(fā)生正碰,碰撞后,小球1繼續(xù)向左運動到C位置(OC與豎直方向夾角為θ),小球2落到水平地面上,落點D到桌面邊緣水平距離為s. 圖1-2-9 (1)實驗中已經測得上述物理量中的α、L、s,為了驗證兩球碰撞過程動量守恒,還應該測量的物理量有________________________________________________________________. (2)請用測得的物理量結合已知物理量分別表示碰撞前后小球1的動量:p1=________,p1′=________;再用物理量表示碰撞前后小球2的動量:p2=________,p2′=______

3、__. 解析:根據機械能守恒定律計算碰前和碰后小球1的速度,根據平拋運動計算碰后小球2的速度,最后根據p=mv計算各個動量值. 答案:(1)小球1的質量m1,小球2的質量m2,桌面高度h,OC與OB夾角θ (2)m1 m1 0 m2 s 3.(2020·遼寧模擬)某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“驗證動量守恒定律”的實驗,氣墊導軌裝置如圖1-2-10甲所示,所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成.在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數量的小孔,向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣,空氣會從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上,這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差.

4、 圖1-2-10 (1)下面是實驗的主要步驟: ①安裝好氣墊導軌,調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕,使導軌水平; ②向氣墊導軌空腔內通入壓縮空氣; ③把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側,將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端,調節(jié)打點計時器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動時,紙帶始終在水平方向; ④使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩; ⑤把滑塊2放在氣墊導軌的中間; ⑥先_______________,然后________________________________________________, 讓滑塊帶動紙帶一起運動; ⑦取下紙帶,重復步驟④⑤⑥,選出理想

5、的紙帶如圖乙所示; ⑧測得滑塊1的質量310 g,滑塊2(包括橡皮泥)的質量為205 g. 完善實驗步驟⑥的內容. (2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點,計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s;兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s(保留三位有效數字). (3)試說明(2)中兩結果不完全相等的主要原因是_____________________________ _____________________________________________________________________. 解析:(1)實驗時應先

6、接通打點計時器的電源,再放開滑塊. (2)作用前系統(tǒng)的總動量為滑塊1的動量p0=m1v0. v0= m/s=2.00 m/s,p0=0.310×2.00 kg·m/s=0.620 kg·m/s.作用后系統(tǒng)的總動量為滑塊1和滑塊2的動量和,且此時兩滑塊具有相同的速度v,v= m/s=1.20 m/s,p=(m1+m2)v=(0.310+0.205)×1.20 kg·m/s=0.618 kg·m/s. (3)存在誤差的主要原因是紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦. 答案:(1)接通打點計時器的電源 放開滑塊1 (2)0.620 0.618 (3)紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦 4.(20

7、20·高考北京卷)如圖1-2-11所示,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系. 圖1-2-11 (1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通過僅測量________(填選項前的符號),間接地解決這個問題. A.小球開始釋放高度h B.小球拋出點距地面的高度H C.小球做平拋運動的射程 (2)圖1-2-11中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影.實驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP. 然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止

8、釋放,與小球m2相碰,并多次重復. 接下來要完成的必要步驟是________.(填選項前的符號) A.用天平測量兩個小球的質量m1、m2 B.測量小球m1開始釋放高度h C.測量拋出點距地面的高度H D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N E.測量平拋射程OM,ON (3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為________(用(2)中測量的量表示); 若碰撞是彈性碰撞.那么還應滿足的表達式為________(用(2)中測量的量表示). (4)經測定,m1=45.0 g,m2=7.5 g,小球落地點的平均位置距O點的距離如圖1-2-12所示. 圖1-2

9、-12 碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′,則p1∶p1′=______∶11;若碰撞結束時m2的動量為p2′,則p1′∶p2′=11∶____. 實驗結果說明,碰撞前、后總動量的比值為________________. (5)有同學認為,在上述實驗中僅更換兩個小球的材質,其他條件不變,可以使被碰小球做平拋運動的射程增大.請你用(4)中已知的數據,分析和計算出被碰小球m2平拋運動射程ON的最大值為________cm. 解析:(1)該實驗是驗證動量守恒定律,也就是驗證兩球碰撞前后動量是否相等,即驗證m1v1=m1v′1+m2v′2,由題圖中裝置可以看出,不放被碰小球m2時,m1從拋

10、出點下落高度與放上m2,兩球相碰后下落的高度H相同,即在空中做平拋運動的下落時間t相同,故有v1=,v′1=,v′2=,代入m1v1=m1v′1+m2v′2,可得m1·OP=m1·OM+m2·ON,只需驗證該式成立即可,在實驗中不需測出速度,只需測出小球做平拋運動的水平位移即可. (2)需先找出落地點才能測量小球的水平位移,測量小球的質量無先后之分. (3)若是彈性碰撞,還應滿足能量守恒,即m1v=m1v′+m2v′,即m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2. (4)====14∶11. ===11∶2.9. = = ≈1(1~1.01 均可) (5)當兩球發(fā)生彈性碰撞時,碰后m2的速度最大,射程最大,由m1·OP=m1·OM+m2·ON與m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2可解出ON的最大值為76.8 cm. 答案:(1)C (2)ADE或DAE (3)m1·OM+m2·ON=m1·OP m1·OM2+m2·ON2=m1·OP2  (4)14 2.9 1(1~1.01均可) (5)76.8

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