1.4 实验：验证动量守恒定律 同步练习-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

1.4 实验：验证动量守恒定律 一、单项选择题 1．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，有质量相等的甲乙两摆球，摆长相同，乙球静止在最低点，拉起甲球释放后与乙球刚好正碰，碰后甲球静止，乙球摆到与甲球初始位置等高．现换为同质量的两个粘性球，重复以上操作，碰后两球粘合在一起运动，则： A．两次碰撞的整个过程中机械能不可能守恒 B．第一次两球碰撞瞬间的前后，动量守恒，机械能不守恒 C．第二次两球碰撞瞬间的前后，动量守恒，机械能不守恒 D．第一次碰撞中，从甲球开始下落到乙球上升到最高点过程中动量守恒 【答案】C 【解析】第一次碰撞速度交换，是完全弹性碰撞，动量守恒，机械能守恒，从甲球开始下落到乙球上升到最高点过程中动量不守恒，第二次碰后两球粘合在一起运动，属于完全非弹性碰撞，动量守恒，机械能损失最大，机械能不守恒，故ABD错误C正确． 2．某中学实验小组的同学在“验证动量守恒定律”时，利用了如图所示的实验装置进行探究，下列说法正确的是（　　） A．要求斜槽一定是光滑的且斜槽的末端必须水平 B．入射球单独平抛与碰后平抛的释放点的高度可以不同 C．入射球和被碰球的直径必须相等 D．入射球的质量必须与被碰球的质量相等 【答案】C 【解析】A．题述实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，对斜槽是否光滑没有要求，但必须保证每次小球都要从斜槽的同一高度由静止开始下滑，且做平抛运动，因此轨道的末端必须水平，A错误； B．要保证碰撞前入射球的速度相同，入射球要从斜槽的同一高度由静止释放，B错误； C．为了保证两小球发生一维正碰撞，要求入射球和被碰球的直径必须相等，C正确； D．在做题述实验时，要求入射球的质量大于被碰球的质量，防止入射球碰后反弹或静止，D错误。故选C。 3．在做验证动量守恒定律实验时，入射球a的质量为，被碰球b的质量为，小球的半径为r，各小球的落点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是（　　） A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球 B．让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射球从斜槽上不同的位置滚下 C．要验证的表达式是 D．要验证的表达式是 【答案】C 【解析】A．在此装置中，应使入射球的质量大于被碰球的质量，防止入射球反弹或静止，故A错误； B．入射球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止滚下，以保证每次碰撞都具有相同的初动量，故B错误； CD．两球做平抛运动时都具有相同的起点，结合平抛运动的规律可知，小球运动的时间都相同，因此小球的速度可表达为 同理可得小球碰撞后的速度，小球m2的速度，验证动量守恒，需要验证 应验证的关系式为，C正确，D错。故选C。 二、多项选择题 4．下列关于“探究碰撞中的不变量”实验叙述中正确的是（　　） A．实验中探究不变量的对象是相互碰撞的两个物体组成的系统 B．实验对象在碰撞过程中存在内部相互作用的力，但外界对实验对象的合力为零 C．物体的碰撞过程，就是机械能的传递过程，可见，碰撞过程中的不变量就是机械能 D．利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，导轨必须保持水平状态 E．两个物体碰撞前要沿同一直线，碰撞后可不沿同一直线运动 【答案】ABD 【解析】AB．实验的形式可以改变，但是“探究碰撞中的不变量”实验研究的始终是两个相互碰撞的物体组成的整体系统。在此过程中，摩擦力为0，整体外力合力为0，AB正确； C．“探究碰撞中的不变量”实验为验证动量守恒定律，所以碰撞中守恒的是动量，不是机械能，C错误； D．利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，为准确测量，导轨必须保持水平状态，D正确； E．保证两物体发生的是一维碰撞，两物体碰撞前后要沿同一直线运动，E错误。 故选ABD。 5．光滑水平面上的两球做相向的运动，发生正碰后两球均变为静止，于是可以判定（　　） A．两球碰撞前质量与速度的乘积mv大小一定相等 B．两球的质量相等 C．两球在撞击中机械能有损失 D．两球碰撞前的速率一定相等 【答案】AC 【解析】A．两球碰撞过程中动量守恒，碰后两球都静止，说明碰撞前后两球的总动量为零，故碰撞前两个球的动量大小相等，方向相反，A正确； BD．由 在碰撞以前，两球各自质量与速度的乘积的大小相等，但两球的速度大小和质量大小关系不能确定，BD错误； C．碰前两球动能之和不为0，碰后总动能为0，故碰撞过程有机械能损失，转化为热能，C正确。故选AC。 6．利用气垫导轨验证碰撞中动量守恒，甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥，甲、乙两图中左侧滑块的质量均为m1，右侧滑块的质量均为m2。甲图中左、右滑块撞前速度设为v1和v2，撞后速度设为v1＇和v2＇。 乙图左滑块m1以速度v1向静止的右滑块m2滑来。下列说法正确的是（　　） A．气垫导轨要调为水平，并严禁不开气源时滑动滑块 B．若要求碰撞前