第一章 第4节 实验：验证动量守恒定律-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019 江苏专用）

W2<W,设小球第二次能上升的最大高度为，根据功能关 系可得账（俘，小小水好ek,解得，<，由于要克聚峰 擦力做功，因此小球第二次能上升的最大高度背定小于第 一次上升的最大高度，故第二次能上升的最大高度满足 人小<子4放D正魂故法D 5.C解析：发射第一颗子弹时，根据动量守恒可得M△=m%, 发射第二颗子弹，根据动量守恒可得-M△：=mu。-M,皮划 艇的速度增加量么在1时间内沿水平方向发射了了 发子弹，则皮划艇在2个二时间内，分别以4,4的速度匀 速运动，每段匀速运动的位移大小分别为，=4×了=， =,×?=,故1时间内皮划艇的总位移大小为x=x+ 3meot 与2M,C正确故选C 6.C解析：ACD,设小球由静止释放到第一次经过最低点的 过程中，小球运动到最低点时的速度大小为，A、B的速度 大小为。：小球由静止释放在向下摆动的过程中，对A有拉 力，使得A,B之间有弹力，A,B不会分离，当C运动到最低 点时，A,B间弹力为零，A、B将要分离，A、B分离时速度相 等，A、B、C系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒， 取水平向左为正方向，由系统水平方向动量守恒得me 5m,=0,解得e=5m,由机械能守恒定律得mgl=2× 5mdm2,解得L=15 ，故AD错误，C正确：B.C球向左 摆至最高点时，A,C共速，水平向左为正方向，由水平方向动 量守恒得m。-3m,=4nm,由机械能守恒定律得子×3m+ m=小宁4，解得h=故B结误故达C 1 2g 7,C解析：入小球离开斜劈过程，水平方向平均动量守恒，则 有m,,=me无，两边同时乘以时间，则有m,t=me, m=ma,解得=了s,故A错误：B小球下滑过程中， 合运动方向并不是沿斜面向下，则支持力并不与运动方向垂 直，则支持力做功，故B错误：C.小球离开斜劈过程中，A、B 整体在水平方向动量守恒、机械能守恒，m,秒，=m, +之ma后=m,弹簧获得的最大弹性势能等于B到 地面时的动能，解得E,=2m后=mgh,故C正确：D.根 据mP,=mmP,则P,<B反向弹回后，速度大小不变，则能 追上斜劈，但在斜劈上滑过程，两者水平方向动量守恒，则到 达最高点时，水平方向速度不为零，动能不为零，根据机械能 守恒可知，此时B的高度小于h,故D错误故选C 压轴挑战 8.(1)0.2(2)1J(3)0.3m 解析：(1)根据动量守恒可得mw。=(m+) 根据能量守恒可得宁-(+m)P=meL,代人数据得 参考答案与解析 4=0.2 (2)施加外力到撤去外力的过程， 对长木板用动量定理得FP?-umg=:, 施加外力到撒去外力的过程，对小物块用动量定理得 wingt mv,. 撤去外力后，系统动量守恒，弹簧弹性势能最大时两物体共 速，则M,+m:=(m+M)53, 1 受外力时长木板做匀加速直线运动，其位移为5，=2k 从静止开始到共速过程对系统运用动能定理可得 F,wmgL+W维=2(M+m)r,We=-△Ee=-Em 或撤去外力到共速运用能量守恒得 mg-a)+5a=号赋+行-(w+m)或a 2-2, 代入数据得Em=1J. (3)根据能量守恒可得E,a=wmgl, 小物块最终停在距A点x处，则x=L-1, 代人数据解得x=0.3m 第4节实验：验证动量守恒定律 白题 县过关 1.D2.(1)左(2) (3).0m AL1△ 3.(1)需要(2)大于(3)0M.0P和ON的距离(4)AD 解析：(1)本实验需要小球从斜槽末端离开后做平抛运动， 所以斜槽末端需要保持水平 (2)为了使两球碰撞后A球不反弹，两球质量满足m,>m (3)采用图甲装置实验时.两小球下落高度相同.所以做平 抛运动的时间相同，而两小球碰撞前后的速度分别正比于对 应的水平位移大小，所以在验证动量守恒表达式时可直接代 入水平位移来间接代替速度，则实验中还必须测量的物理量 是OM,OP和ON的距离. (4)采用图乙装置实验时，设A与B碰撞前瞬间的速度为 ,碰后瞬间二者的速度分别为和5，根据动量守恒定律 和机械能守恒定律分别得 m,=m+mg好， ① 1 1 2m=2m,+2m5 ② 联立①2解得= m:一m容 m +mg 1<01 ③ 4m+ t>"1 ④ 两小球做平抛运动的水平位移相同，水平初速度与运动时间 成反比，而下落高度越大运动时间越长，则根据③④式可知 P点是A单独抛出时在竖直木板上的撞击点，M、N点分别 是A与B碰撞后各自在竖直木板上的撞击点，根据平抛运 动规律可得 1= 5 42BP1 ⑥ 2B'M 黑白题05 x = 0 2B'N 联立①56⑦可得m, mm 8 √B'P√BM√BN 若⑧式在误差允许范围内成立，则表明此碰撞动量守恒，且 要验证上式，必须测量BN,BP和BM的距离.故选AD. 黑题应用损优 1.B2.C 3.(1)70(2)0.05(3)2:3 解析：(1)由图可知第2、34次闪光时B没有发生移动，说 明B发生碰撞后停止运动速度为零，所以碰撞发生在 70cm处 (2)碰擅后4向左匀速直线运动，其速度为： 20 0.1em8=200em/s, 从碰撞到第二次闪光时A向左运动10m,时间为'= 10 2005=0.055, 第一次闪光后到发生碰撞时间为1=-'=0.18-0.058= 0.05s. 5 (3)碰撞前A速度为，a5em5=100es, 10 碰撞前B速度为ra005ms=200cms, 以向左为正方向，对A,B系统，根据动量守恒定律得 m,=-m,,+mg,解得m1:m。=2:3. /c0s202 cos2 0 fcos'0 4(I)>(2)e(3)m√ma.=m√n&+m√nA 解析：(1)为保证入射小球不反弹，两小球的质量应满 足m1>m1 (2)小球平抛过程有Rsin8= 2g,Rcos0=t,联立求解得 gRcos 8 2n0,由碰撞中动量守恒有m,=m,w+m,由 图可知，P点是不放小球2时小球1从斜面上A点由静止释 放后的落点位置，N点和M点分别是放小球2时碰撞后小 球2和小球1的落点位置，将。代入，化简后得 cos'8, m sin 02 =m√in0 +m,m9,为了完成该实验在 cos0 cos8 测量0，82,68的基础上，还需要测量的物理量是两小球的质 量m1,m故选C (3)由上述过程可知，当所测物理量满足表达式 cos?82 0,日时，说明两小球碰撞 m√m4=m√m +in0, 过程满足动量守恒定律。 5.(1)使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的 时间是否相等，若相等，则导轨水平(2)<出4， mm m君 (3)C(4)0.6040.5882.65% △ 解析：(1)使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光 电门的时间是否相等，若相等.则导轨水平， 选择性必修第一册 (2)滑块B与A碰撞后被弹回，根据碰撞规律可知滑块B的 质量较小，则有m<m,若碰撞过程中动量守恒，取水平向 d 左为正方向，有mm:川，整理可得 △. mA ma △1△t3 (3)若碰撞无能量损失，有】m,=了m,+了心 1 m6=m,m,解得=1-m m+mg 2mo,整理可 0,4= m +ma 得=，代人化简可得=L,L 4d故选c (4)设滑块B在碰撞前后的速度大小分别为。，滑块A在 碰撞后的速度大小为行：则产是=40s,马 2.04/s,n2 d 1.96m8,碰撞前后滑块B的动量变化量 大小△p=mn,-m(-)=0.604kg·m/,碰撞前后滑块A 的动量变化量大小4p'=m-0=0.588kg·m/s,木实验的 相对误差绝对值8= △p-4p' ×100%=2.65% △p 压轴挑战 6.(3)小于 (4)/m1(F,-m1g)=/m,(F,-m2g） m(F:-mg)F1-mg=(F2-mg)+(F3-m2g) 解析：(3)钢球1运动到最低点处与钢球2发生碰撞，碰后 钢球1弹回，所以m,小于m2 (4)根据牛顿第二定律F-m1g=L 解得1= (F-m:g)L m 同理可知碰后钢球【，2的速度= (F:-m1g)L m （F-mg)L m2 根据动量守恒定律有m,r,=-m,+m,”3, 则有√m,(F,-mg)=√m(F-mg)-√m(F-m,g): 若为弹性碰流则满足宁，=宁后+宁，。 化简得F,-m1g=(F2-mg)+(F-mg). 第5节弹性碰撞和非弹性碰撞 白题 基础过关 1.A2.A3.C4.B5.D 6.B解析：CD.设中子的质量为m,氢核的质量为m,氮核的 质量为14m,设中子和氢核碰撞后中子速度为，由动量守 1 何定律和能量守恒定律可得。=m,+m,·2mr2m+ 2m,联立解得，=o,设中子和氨核碰撞后中子速度为 4,由动量守恒定律和能量守恒定律可得m。=14m,+mD, 2 2m6=之×14mr+2m,联立解得-行o,可得=。> ,故CD错误；A.碰撞后氢核的动量为P阳=mD,=m。,氯核 的动量为、=14m2= =,可得八>p,故A错误；B.碰撞 黑白题06第4节 实验：验 白题 基础过美 题型1研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1.用气垫导轨进行实验时，轻推一下滑块，使其先 后滑过光电门1和光电门2，如图所示，其上的 遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录滑块 先后经过光电门1、2时的遮光时间△和△2， 比较△1和△2即可判断导轨是否水平，为使 这种检验更精准，正确的措施是 ( 遮光条 光电门1 光电门2 气垫导轨 滑块 A.换用质量更大的滑块 B.换用宽度△x更小的遮光条 C.提高测量遮光条宽度△x的精确度 D.尽可能增大光电门1、2之间的距离L 2.(2024·云南昆明期末)某同学用如图所示的 装置验证动量守恒定律，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， 气垫导轨光电门1 光电门2 挡光片 挡光片 滑块4弹性碰撞架滑块B (1)实验前需要调节气垫导轨水平：取走滑块 B,将滑块A置于光电门1的左侧，向右轻 推一下滑块A,其通过光电门1的时间小 于通过光电门2的时间，则应将气垫导轨 (填“左”或“右”)端适当垫高， 直至滑块A通过两光电门的时间相等 (2)测得挡光片的宽度d,滑块A的总质 量m1,滑块B的总质量m2,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 选择性必修第一册 证动量守恒定律 限时：20min △1，则滑块A通过光电门1的速度大小 为 ,A与B碰撞后A再次通过光 电门1的时间为△2，滑块B通过光电 门2的时间为△t3 (3)若滑块A和B组成的系统在碰撞的过程 中动量守恒，则应该满足的表达式为 (用测量量表示). 题型2研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 3.实验小组采用图甲所示常规方案验证动量守 恒定律，实验完成后，该小组将水平木板改为 竖直木板再次实验，如图乙所示，B、B两点在 同一水平线上，A、B两小球半径均相同，质量 分别为mA和mg 坚直木板 水平木板 0 M P N 甲 (1)组装实验装置时，斜槽末端 (填 “需要”或“不需要”)保持水平 (2)A、B两小球的质量满足mA (填 “大于”“小于”或“等于”)mg (3)正确选择器材后采用图甲所示装置，实验 中还必须测量的物理量是 (4)(多选)正确选择器材后采用图乙所示装 置实验，下列说法正确的是 A.必须测量B'N、B'P和B'M的距离 B.必须测量BN、BP和BM的距离 C.动量守恒满足： mA B'N√BMB'P D.动量守恒满足： mA mA B'P B'M B'N 黑白题014 黑题 应用提优 1.在实验室里为了验证动量守恒定律，用如图所 示装置进行实验时，设入射小球的质量为m, 被碰小球的质量为m2,两球半径均为.下列 能验证动量守恒定律的表达式为 入射小球 被碰小球 0O'M PN A.m OP=m OM+m2ON B.m OP=m,OM+m2 (ON-2r) C.m OP=m ON+m2OM D.m OP=m (OM-2r)+m2ON 2.在“探究碰撞中的不变量”时，用如图所示的 装置进行实验，下列说法中错误的是( A.悬挂两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 地计算小球碰前的速度 C.两小球必须都是刚性球，且质量相同 D.两小球碰后可以合在一起共同运动 3,用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定 律，用频闪照相机闪光4次拍的照片如图乙所 示，已知闪光时间间隔为△t=0.1s,闪光本身 持续时间极短，已知在这4次闪光的时间 内A、B均在0~90cm范围内，且第一次闪光 时，A恰好过x=65cm处，B恰好过x=80cm 处，则由图可知 2030405060708090cm) 盒✉成历a 乙 (1)两滑块在x= cm处相碰. (2)两滑块在第一次闪光后1= s时 发生碰撞， 第一章 限时：40min (3)若碰撞过程中满足动量守恒，则A、B两滑 块的质量之比为 4.(2025·辽宁七校联考)验证碰撞过程中动量 守恒的实验装置如图所示，固定在桌面的斜 面AB与水平面BC在B点平滑连接，圆弧是 以斜槽末端C为圆心的圆周选取两个半径 相同、质量不等的小球进行实验，实验步骤 如下： 777777 7777777 (1)①不放小球2，让小球1从斜面上A点由 静止释放，并落在圆弧面上，重复多次，标 记落点的位置： ②将小球2放在斜槽末端C处，仍让小球 1从斜面上A点由静止释放，两球发生碰 撞，重复多次，分别标记两小球在圆弧面 上的落点位置： ③测出斜槽末端C和落点N、P、M的连线 与水平方向的夹角分别为0，、02、0，为保 证入射小球不反弹，两小球的质量m1、m2 应满足m1 (填“>”“=”或 “<”)m2 (2)为了完成该实验，在测量0，、02、03的基础 上，还需要测量的物理量有 A.斜面的倾角 B.AB两，点的高度差 C.两小球的质量m1mD.圆周的半径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，说明两小 球碰撞过程满足动量守恒定律 白题015 5.(2025·河北联考)如图所示为验证动量守恒 定律的实验装置，气垫导轨上安装了1、2两个 光电门，两滑块A、B上均固定着宽度相同的 遮光条. 光电门1 光电门2 滑块乃 气垫导轨 逃光条 调节瓷钮乃 调节旋钮0 (1)实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电 门来检验导轨是否水平的方法是 (2)测出滑块A和遮光条的总质量为m4,滑 块B和遮光条的总质量为me,遮光条的 宽度为d.将滑块A静置于两光电门之间， 将滑块B静置于光电门2右侧，推动B, 使其获得水平向左的速度，经过光电门2 后与A发生碰撞且被弹回，再次经过光电 门2，光电门2先后记录的挡光时间为 △1△2，光电门1记录的挡光时间为△， 则实验中两滑块的质量应满足mg (填“>”“<”或“=”)m4;若两滑 块碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系 式为 (用题中测得的 物理量表示) (3)只需验证关系式 (填正确答案前 字母)成立，即可以证明滑块A、B之间的 碰撞无能量损失， 111 A. △1△2△t3 B.△h1+△L2=△g c's11 △t1△t2△t3 D.△2-△11=△t3 (4)实验的误差主要来自质量和速度的测量， 次实验数据如下表： mA mg d △ A12 △rg 300g100g1.00cm2500ms4.900ms5.100ms 选择性必修第一册引具 碰撞前后B的动量变化量大小△p= kg·m/s,则碰撞前后A的动量 变化量大小△p'= kg·m/s,本实 验的相对误差的绝对值可表达为8= △p-△p1 ×100%,若6≤5%则可以认为 △p 系统动量守恒，本实验中的8= 玉轴挑战 6.(2024·四川成都石室中学一模)如图所示， 两拉力传感器固定在同一水平线上，两根长 为L的轻质细线上端分别连接两传感器，下 端连接大小一样的小钢球，两钢球的质量分 别为m1、m2,两细线自然下垂时两钢球恰好 接触，钢球的直径远小于细线的长度，两拉 力传感器能记录细线中拉力的大小 传感器1传感器2 (1)将钢球1拉离竖直位置，细绳拉直由静 止释放钢球1，两钢球碰前拉力传感器1 记录的最大值为F (2)钢球1运动到最低点与钢球2发生碰 撞，碰后钢球1弹回，碰后传感器1和2 记录的最大值分别为F2、F, (3)两钢球质量关系满足m (填 “大于”“小于”或“等于”)m2 (4)若两钢球碰撞时水平方向动量守恒，需 满足的关系式为 ;若 满足关系式 ,则说明 碰撞为弹性碰撞.（用m1、m2、F1、F2、F 表示，已知弹性碰撞时没有机械能损耗) 进阶突破拔高拣O网 白题016