1.4实验：验证动量守恒定律 分层练习 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

1.4实验：验证动量守恒定律 1 A基础练 一、多选题 1．利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则下列说法正确的是（　　） A．悬挂两大小相同的小球的细绳长度要适当，且等长 B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度 C．两小球必须都是刚性球，且质量相同 D．悬挂两球的细绳的悬点可以在同一点 2．如图所示为“验证动量守恒定律”的实验装置示意图。入射小球质量为ma，被碰小球质量为mb。关于本实验，下列说法正确的是（　　）    A．不放被碰小球时，入射小球的平均落点为N点 B．斜槽的粗糙程度越小，实验的误差越小 C．实验之前，一定要将斜槽的末端调成水平 D．入射小球与被碰小球满足ma>mb，ra=rb B提升练 二、填空题 3．利用如图所示装置可以验证两球碰撞中动量守恒。若绳长为，球A、B的质量分别为、，球A、B分别由偏角和静止释放，若碰撞后都向右运动，最大偏角分别为和，则验证动量守恒的表达式为 。 三、实验题 4．下图为验证动量守恒定律的实验装置示意图，两个质量分别为、的滑块A、B，固定有宽度为d的遮光条。在A、B间锁定一压缩的轻弹簧，将其置于气垫导轨上。接通充气开关，解除弹簧锁定，弹簧将两滑块沿相反方向弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为和。    （1）在实验中用螺旋测微器测量遮光条的宽度，则由图中可读出遮光条的宽度 。 （2）调节导轨水平后进行实验，验证动量守恒定律的关系式是 （用题中各物理量的符号表示）。 C拓展练 四、解答题 5．如图（a）所示，气垫导轨上两个静止的滑块A、B之间放有一根被压缩的轻质弹簧，两个滑块用绳子连接。将绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，运动过程中的频闪照片如图（b）所示。已知频闪的频率为，滑块A、B的质量分别为。根据照片记录的信息，问： （1）绳子烧断且A、B离开弹簧后，A、B分别做什么样的运动？运动速度分别为多大？ （2）能否得出两滑块在绳子烧断前后总动能守恒的结论？为什么？ （3）能否得出两滑块在绳子烧断前后总动量不变的结论？为什么？ 6．如图所示，两个形状相同的小球A、B，质量分别为和，用等长的细线悬挂在同一高度。第一次保持B球竖直悬挂，将A球拉至某高度由静止释放；第二次保持A球竖直悬挂，将B球拉开，从相同高度由静止释放。两球两次碰撞前后的速度如下表所示。 表 碰撞情况 碰撞前A的 速度 碰撞前B的 速度 碰撞后A的 速度 碰撞后B的 速度 A碰B 0 B碰A 0 根据上述实验数据，能否得出“碰撞过程中守恒的物理量就是动量”的结论？ 7．结合生活实例分析碰撞特点。阅读课本，思考并回答下列问题。 (1)质量相同小球的碰撞 如图甲所示，两根长度相同的细线，分别悬挂A、B两质量相同的钢球，拉起A球，放开后与静止的B球发生碰撞。碰撞后会看到什么现象？通过此实验现象，关于碰撞中的不变量，你有什么猜想？ (2)质量不同小球的碰撞 如图乙所示，使C球质量大于B球质量，用手拉起C球放开后撞击静止的B球。碰撞后会看到什么现象？根据此实验现象，关于碰撞中的不变量，你又有什么猜想？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 1.4实验：验证动量守恒定律同步练习1 参考答案 A基础练 1．AB 【详解】AD．悬挂两大小相同的小球的细绳等长才能保证两球发生正碰，以减小实验误差，悬挂两球的细绳的悬点不能在同一点，否则两球无法发生正碰，故A正确，D错误； B．计算小球碰撞前速度时应用 当由静止释放时，能方便准确地计算小球碰撞前的速度，故B正确； C．本实验中对小球是否有弹性无要求，两小球质量也不需要一定相同，故C错误。 故选AB。 2．CD 【详解】C．此实验要求两小球碰后做平抛运动，所以应使斜槽末端的切线水平，故C正确； A．不放被碰小球时，入射小球的平均落点为P点，故A错误； B．“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，斜槽的粗糙程度对实验的误差没有影响，故B错误； D．为使入射小球不反弹且碰撞时为正碰，应使 ma>mb 且 ra=rb 故D正确。 故选CD。 B提升练 3． 【详解】[1]小球从静止释放运动到最低点的过程中，以向右为正方向，机械能守恒，对于球A有 解得 同理可得 碰后小球A的速度为 碰后小球B的速度为 则验证动量守恒的表达式为 4． 5.315/5.314/5.316 【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图可知遮光条的宽度为 （2）[2]设弹簧将两滑块沿相反方向弹开时，两滑块的速度大小分别为和，根据动量守恒可得 又 ， 联立可得验证动量守恒定律的关系式为 C拓展练 5．（1）匀速直线运动，；（2）不能，因为前后总动能不相等；（3）能，因为前后总动量相等。 【详解】（1）根据图（b）可知，A、B两个滑块都在做匀速直线运动。频闪的周期大小为 因此A、B的速度大小分别为 （2）烧断前，总动能为0，烧断后，总动能为 故绳子烧断前后总动能发生改变，总动能不守恒。 （3）烧断前，总动量为0，烧断后，总动量为 故绳子烧断前后总动量保持不变，总动量守恒。 6．见解析 【详解】碰，碰前总动量 碰后总动量 可得 碰，碰前总动量 碰后总动量 可得 综上可得：碰撞过程中守恒的物理量就是动量。 7．(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）拉起A球，放开后与静止的B球发生碰撞，碰撞后A球停止运动，B球摆到A球原来的高度，进一步猜想碰撞前后两球的速度之和保持不变。 （2）用手拉起C球放开后撞击静止的B球，碰撞后，B球获得较大的速度，摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度，进一步猜想碰撞前后，两球的速度之和并不相等，速度变化跟它们的质量有关。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$