实验卷(8) 验证动量守恒定律（Word练习）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

[实验卷(八)]　验证动量守恒定律 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．在“验证动量守恒定律”的实验中，碰撞后两小球做平抛运动，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示。 (1)若入射小球A质量为m1，半径为r1；被碰小球B质量为m2，半径为r2，则________。 A．m1>m2，r1>r2 B．m1>m2，r1<r2 C．m1>m2，r1＝r2 D．m1<m2，r1＝r2 (2)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次实验，白纸上留下了多个印迹，如果用画圆法确定小球的落点P，图丙中画的三个圆最合理的是________。 A．a B．b C．c (3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则本实验验证动量守恒定律的关系式为________________________。(用m1、m2和图乙中的字母表示) 解析：(1)为防止A和B碰后A反弹，且A和B是对心正碰，因此必须是m1>m2，r1＝r2，故选C。 (2)如果采用画圆法确定小球的落点，应该让所画的圆尽可能把大多数落点包进去，且圆的半径最小，这样所画圆的圆心即为小球落点的平均位置，故选C。 (3)在用题图甲所示装置进行实验时，碰前小球A的速度为v0＝，碰后A的速度为v1＝，碰后B的速度为v2＝，要“验证动量守恒定律”，需要验证m1v0＝m1v1＋m2v2，则有m1·＝m1·＋m2·，整理可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。 答案：(1)C　(2)C　(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON 2．如图1为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。 (1)要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是________。 A．打点计时器 B．光电门 C．天平 D．刻度尺 (2)为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做__________运动。 (3)测得滑块B的质量为1 kg，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图2所示，其中①为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块A碰后的图线为________(选填“②”“③”“④”)，滑块B碰后的动量为____________ kg·m/s(结果保留两位有效数字)。 解析：(1)滑块的速度可由带刻度尺的气垫导轨以及具有计时功能的摄像机求出，要测量滑块的动量，还需要测量滑块的质量，故还需要的器材是天平。 (2)为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动。 (3)由题意可知①图线为滑块B碰前的图线，根据图像可知④图线为A物块碰前的图线，且碰后A、B均向负方向运动，即碰后A反向运动，B保持原来速度方向运动，根据速度合理性可知，碰后A的速度大小大于B的速度大小，根据图线的斜率绝对值表示速度大小可知，图线③为碰后A物块的图线。根据图线②可知滑块B碰后的速度为vB＝＝×10－3 m/s≈－0.015 m/s，滑块B碰后的动量为p＝mBvB＝1×(－0.015) kg·m/s＝－0.015 kg·m/s。 答案：(1)C　(2)匀速直线　(3)③　－0.015(－0.013～－0.017) 3．(2025·广东江门期末)用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”。水平放置的气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接，如图甲所示。气垫导轨正常工作后，将绳子烧断，两个滑块向相反方向运动，同时开始频闪拍摄，得到一幅多次曝光的数码照片，如图乙所示。已知频闪的频率为10 Hz，滑块A、B的质量分别为200 g、300 g。 (1)由图可知，A、B离开弹簧后，应该做________运动，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是________________________________。 (2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为______ kg·m/s，B的动量的大小为______ kg·m/s。 (3)本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)A、B离开弹簧后，不受弹力，气垫导轨没有摩擦，则两滑块均做匀速直线运动；烧断细线后，在弹簧恢复原长的过程中，应先做加速运动，当弹簧恢复原长后，滑块做匀速直线运动，由图中闪光照片可知，滑块直接做匀速直线运动，没有加速过程，实际上A、B两滑块的前几个间隔应该比后面匀速时相邻间隔的长度小。 (2)频闪照相的时间间隔为 t＝＝＝0.1 s 滑块A的速度为 vA＝＝ m/s＝0.09 m/s 滑块B的速度为 vB＝＝ m/s＝0.06 m/s A的动量为PA＝mAvA＝0.200×0.09 kg·m/s＝0.018 kg·m/s B的动量为PB＝mBvB＝0.300×0.06 kg·m/s＝0.018 kg·m/s。 (3)由此可见A、B的动量大小相等、方向相反，系统的总动量为0，与释放前的动量相等，因此系统动量守恒。 答案：(1)匀速直线　A、B两滑块没有加速过程 (2)0.018　0.018　(3)A、B两滑块作用前后总动量相等，均为0 4．利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律，实验器材：两个半径相同的球1和球2、细线若干、坐标纸、刻度尺，实验步骤如下： (Ⅰ)如图甲所示，测量小球1，2的质量分别为m1、m2，将两小球各用细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面。 (Ⅱ)将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近，坐标纸每一小格均是边长为d的正方形，将小球1拉至某一位置A，由静止释放，用手机高速连拍，如图乙所示。 (Ⅲ)分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达的最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，测得A、B、C到最低点的竖直高度差分别为h1＝9d、h2＝d、h3＝4d，已知重力加速度为g，完成以下问题： (1)已知重力加速度为g，碰前球1的动量大小为____________；若满足关系式____________，则验证碰撞中动量守恒。 (2)与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是________。 A．保证球1与球2都能在同一竖直平面内运动 B．更易使小球碰撞接近弹性碰撞 C．受空气阻力小一些 解析：(1)球1从A点由静止释放到最低点，由动能定理可得m1gh1＝m1v 解得v1＝3 碰前球1的动量大小为p1＝m1v1＝3m1 同理可得碰后球1的速度大小 v1′＝ 碰后球2的速度大小 v2′＝2 如果碰撞过程中动量守恒，取向左为正方向，则应满足 m1v1＝－m1v1′＋m2v2′ 即3m1＝－m1＋2m2 整理得2m1＝m2。 (2)与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是能保证小球运动更稳定，使得小球运动轨迹在同一竖直平面内，避免小球做圆锥摆运动，故选A。 答案：(1)3m1　2m1＝m2　(2)A 5．(2024·北京高考)如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 (1)关于本实验，下列做法正确的是________(填选项前的字母)。 A．实验前，调节装置，使斜槽末端水平 B．选用两个半径不同的小球进行实验 C．用质量大的小球碰撞质量小的小球 (2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和P(P为m1单独滑落时的平均落点)。 图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允许范围内，若关系式______________成立，即可验证碰撞前后动量守恒。 (3)受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O′点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A′，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1，2的质量分别为m和M，弦长AB＝l1、A′B＝l2、CD＝l3。 推导说明，m、M、l1、l2、l3满足________________关系即可验证碰撞前后动量守恒。 解析：(1)实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前、后速度成正比，需要确保小球做平抛运动，即实验前，调节装置，使斜槽末端水平，故A正确；为使两小球发生的碰撞为对心正碰，两小球半径需相同，故B错误；为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，故C正确。故选AC。 (2)用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点。 碰撞前、后小球均做平抛运动，由h＝gt2可知，小球的运动时间相同，所以水平位移与平抛初速度成正比，所以若m1OP＝m1OM＋m2ON，即可验证碰撞前后动量守恒。 (3)设轻绳长为L，小球从偏角θ处静止摆下，摆到最低点时的速度为v，小球经过圆弧对应的弦长为l，则由动能定理有mgL(1－cos θ)＝mv2，由数学知识可知sin ＝，联立两式解得v＝l，若两小球碰撞过程中动量守恒，则有mv1＝－mv2＋Mv3，又有v1＝l1，v2＝l2，v3＝l3，整理可得ml1＝－ml2＋Ml3。 答案：(1)AC　(2)用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点　m1OP＝m1OM＋m2ON　(3)ml1＝－ml2＋Ml3 [应考反思]选择合理的物理模型，并利用相关规律将速度的测量转化为其他量的测量是该实验改进和创新的核心。 学科网（北京）股份有限公司 $