2022年高考物理热点考点专题18 验证动量守恒定律

学校物理兴趣小组利用气垫导轨验证动量守恒定律，气垫导轨装置如图所示，由导轨、滑块、弹射器、光电门等组成，固定在两滑块上的挡光片的宽度相等。主要的实验步骤如下：

A．安装好气整导轨，转动气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平

B．向气垫导轨通入压缩空气

C．接通光电计时器（光电门）

D．把滑块2京紫放在气垫导轨的中间；

E.滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳

F.释放滑块1通过光电门1后与左侧连有弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动

G.读出滑块1通过光电门1与光电门2的挡光时间分别为△t₁=10.01ms、△t₂=49.90ms，滑块2通过光电门2的挡光时间为△t₄=8.35ms

H.测得挡光片的宽度为d=5.0mm，滑块1与滑块2（包括弹簧）的质量分别为m₁=300g、m₂=200g。

某同学用如图所示的实验装置来验证动量守恒定律。

步骤一，先安装好仪器，在地上铺上一张白纸，白纸上铺放复写纸，记录轨道末端正下方的位置为O点。

步骤二，轨道末端先不放置小球B，让小球A多次从轨道上同一位置静止释放，记录小球A在白纸上的落点。

步骤三，轨道末端放置小球B，仍让小球A多次从轨道上的同一位置静止释放，与小球B发生碰撞后，均落到白纸上，记录两小球在白纸上的落点。

步骤四，用刻度尺测量出小球落点的平均位置M、P、N到O点的距离分别为1.5L、2L、2.5L。

回答下列问题：

某实验小组的同学利用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，调节气垫导轨的充气源，轻推滑块使其在气垫导轨上做匀速直线运动；然后将安装有遮光条的滑块P由倾斜轨道上某位置静止释放，经过气垫导轨左侧的光电门1后与滑块Q发生碰撞，并粘合在一起，最终通过光电门2.已知滑块P、Q的质量分别为m、M，回答下列问题：

如图甲所示，在做验证动量守恒定律的实验时，小车A的前端粘有橡皮泥，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50Hz，长木板右端下面垫放小木片用以 平衡摩擦力。

在“验证动量守恒定律”的实验中：

为验证碰撞中的动量是否守恒，某实验小组选取两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤进行实验。

①用天平测出两小球的质量（分别为和 ， 且）；

②按图安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使斜槽末端切线水平，先不放小球 ， 让竖直挡板紧贴斜槽末端，再让小球从斜糟顶端P处由静止释放，记下小球在竖直挡板上的撞击位置O；

③将竖直挡板向右平移距斜槽末端一定距离，确保小球在碰撞前后均能撞击固定竖直挡板；

④先不放小球 ， 让小球从斜槽顶端P处由静止释放，记下小球撞击竖直挡板的位置；

⑤将小球放在斜槽末端，再让小球从斜槽顶端P处由静止释放，与发生碰撞，分别记下小球和撞击竖直挡板的位置；

⑥图中A、B、C点是该实验小组记下的小球与竖直挡板撞击的位置，用毫米刻度尺量出各个撞击点到O的距离，分别为、、。

根据该实验小组的测量，回答下列问题：

某同学用如图中所示的实验装置验证动量守恒定律，所用器材包括：气热导轨滑块A（上方安装有遮光片）、滑块B、两个与计算机连接的光电门等。实验步骤如下：

某小组为验证动量守恒定律，设计了如下实验。竖直曲面轨道与水平轨道在O处平滑连接。两滑块P、Q与轨道间的动摩擦因数相同。主要实验步骤如下：

①用天平测出滑块P、Q的质量m₁、m₂；

②将滑块P从曲面轨道上最高点释放，用刻度尺测出滑块P从O₁开始在水平轨道上滑行的距离x₀；

③将滑块Q放在水平轨道O₁处，滑块P从曲面轨道最高点释放，它们在O₁处发生碰撞。用刻度尺测出滑块P、Q碰撞后滑行的距离x₁、x₂。

“探究碰撞中的不变量”的实验中：

某班物理兴趣小组选用如图所示装置来“探究碰撞中的不变量”。将一段不可伸长的轻质小绳一端与力传感器(可以实时记录绳所受的拉力)相连固定在O点，另一端连接小钢球A，把小钢球拉至M处可使绳水平拉紧。在小钢球最低点N右侧放置有一水平气垫导轨，气垫导轨上放有小滑块B(B上安装宽度较小且质量不计的遮光板)、光电门(已连接数字毫秒计)。当地的重力加速度为g。

某同学按上图所示安装气垫导轨、滑块B(调整滑块B的位置使小钢球自由下垂静止在N点时与滑块B接触而无压力)和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A通过最低点时恰好与滑块B发生正碰。让小钢球A从某位置释放，摆到最低点N与滑块B碰撞，碰撞后小钢球A并没有立即反向，碰撞时间极短。

如图甲所示的装置叫作“阿特伍德机”，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律和动量守恒定律，如图乙所示。已知当地重力加速度为g。