2025届高考物理一轮复习限时训练：验证动量守恒定律

高三物理一轮复习限时训练 星光不问赶路人，时光不负有心人。 验证动量守恒定律 一、实验题(共34分) 1．(10分)如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下： 步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置； 步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。 ①对于上述实验操作，下列说法正确的是______； A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B.斜槽轨道必须光滑 C.斜槽轨道末端必须水平 D.小球1质量应大于小球2的质量 ②上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有______； A.A、B两点间的高度差 B.B点离地面的高度 C.小球1和小球2的质量 D.小球1和小球2的半径r ③当所测物理量满足表达式__ ___（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.如果还满足表达式____ __（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失； ④完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图所示.在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点 。用刻度尺测量斜面顶点到 三点的距离分别为 。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为_____ _（用所测物理量的字母表示）。 2．(8分)某实验小组利用如图装置验证动量守恒定律，该装置的斜槽轨道倾斜部分与平直部分平滑连接，平直部分上O点与刻度尺的零刻度线相齐，选择质量为 的一元硬币和质量为 的五角硬币进行实验， 。调节斜槽轨道的平直部分水平，将五角硬币放于水平轨道的O点，硬币左侧与O点相齐，将一元硬币从斜槽轨道上某一点A由静止释放，一元硬币滑下后在O点与五角硬币发生碰撞，测得停下来时一元硬币右侧和五角硬币左侧的位置坐标分别为 、；取走放于水平轨道O点的五角硬币，再将一元硬币从A点由静止释放，记录停下来时一元硬币右侧位置坐标 ，两硬币与平直轨道的动摩擦因数相同。请回答下列问题： （1）如果换用五角硬币从倾斜部分滑下与一元硬币碰撞______（选填“能”或“不能”）正确完成实验。完成本实验______（选填“必须”或“也可以不”）保持轨道平直部分水平。 （2）该实验中，在误差允许的范围内，如果满足关系式___ ___（选用字母 、、、、 来表示），则可以验证两硬币碰撞过程动量守恒；在满足上式的情况下，在误差允许的范围内，如果还满足关系式______（选用字母、、、、来表示），则可以验证两硬币碰撞为弹性碰撞。 3．(8分)用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块A和B相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。 （1） 实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是 _____ __。 （2）为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情况下的动量关系，实验分两次进行。 第一次：将滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为 ，A与B碰撞后又分开，滑块A再次通过光电门1的时间为 ，滑块B通过光电门2的时间 。 第二次：在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶，同样让滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为 ，A与B碰撞后粘连在一起，通过光电门2的时间为 。 为完成该实验，还必须测量的物理量有_______（填选项前的字母）。 A.挡光片的宽度d B.滑块A的总质量 C.滑块B的总质量 D.光电门1到光电门2的距离L （3）在第一次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中，若满足的表达式为_______（用已知量和测量量表示），则动量守恒。 （4）在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中，若满足的表达式为_______（用已知量和测量量表示），则动量守恒。 4．(8分)气垫导轨在力学实验中有广泛的应用，某小组应用该装置不仅“验证动量守恒定律”且测出了被压缩弹簧的弹性势能。实验步骤如下： （1）首先查验轨道面平整光滑、透气孔无阻塞，查验两个滑块无扭曲形变、滑块与轨道接触的平面平整光滑无划痕。 （2）通过调节底脚螺丝使轨道水平。判断方法是：接通电源，放一个滑块在轨道一端，轻轻推动滑块后，滑块在轨道上经过 两个光电门的挡光时间________。 （3）如图甲所示，用游标卡尺测出挡光板的宽度________mm。分别测出滑块a和b带挡光板时的质量 和 。 （4）如图乙所示，在滑块a、b之间夹一个压缩弹簧，用细绳连接a、b并固定紧绳子，然后一起放在气垫导轨中间。静止时烧断细绳，滑块a、b向两边水平弹开，测出滑块a、b挡光板的挡光时间 和 （滑块经过挡光板前，已经与弹簧分开）。 （5）根据实验的测量结果，在误差允许的范围内得到关系_____ ___，则表明系统总动量守恒；被压缩弹簧的弹性势能为 _____ ___。（结果均用题中字母表示） 学科网（北京）股份有限公司 $$