1.4实验：验证动量守恒定律 同步练习 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

1.4 实验：验证动量守恒定律 同步练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．小明利用如图所示的装置验证动量守恒定律，实验过程中需要满足的要求是（　　） A．两个小球质量大小没有要求 B．入射小球的半径大于被碰小球的半径 C．实验中移动复写纸一定会影响实验结果 D．入射小球每次从斜槽轨道的同一位置由静止释放 2．在“利用气垫导轨验证动量守恒定律”的实验中，用到的测量工具有（　　） A．停表、天平、刻度尺 B．弹簧测力计、停表、天平 C．天平、刻度尺、光电计时器 D．停表、刻度尺、光电计时器 3．在气垫导轨上进行探究实验时，首先应该做的是（） A．给气垫导轨通气 B．给光电计时器进行扫零处理 C．把滑块放到导轨上 D．检查挡光片通过光电门时是否能挡光计时 4．某中学实验小组的同学在“探究碰撞中的不变量”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．入射球每次释放点的高度可以任意调节 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 5．图甲为验证动量守恒定律的实验装置图，让小车A拖着纸带向左运动，与静止的小车B碰撞，碰撞后两车粘在一起继续运动。图乙是实验得到的一条点迹清晰的纸带，设x1=2.00cm，x2=1.40cm，x3=0.95cm，小车A和B（含橡皮泥）的质量分别为m1和m2，则应验证的关系式为（　　） A． B． C． D． 6．利用实验研究两个金属小球a、b的碰撞。如图所示,将斜槽固定在平台上，使斜槽的末端水平。让质量较大的小球a(入射小球)从斜槽上滚下,跟放在斜槽末端的大小相同、质量较小的小球b(被碰小球)发生正碰。将两个金属小球的碰撞视为弹性碰撞。下列说法正确的是 A．碰后小球a的速度大于小球b的速度 B．碰后小球b的动量等于碰前小球a的动量 C．只增大入射小球a的质量，碰后两球落地点到O的距离均增大 D．如果碰撞过程是非弹性碰撞，则碰撞过程两球动量不守恒 7．在“验证动量守恒”实验中，入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中，正确的是（　　） A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小 B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量值越精确 C．释放点越高，两球相碰时相互作用力越大，碰撞前后系统动量变化较小，误差越小 D．释放点越高，两球相碰时相互作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小，误差越小 8．用如图所示的装置来验证动量守恒定律，斜槽轨道固定在水平桌面上，入射小球、被碰小球分别为m1、m2，则下列做法正确的是（　　） A．m1和m2可以是半径不同的小球 B．斜槽必需光滑 C．选用两球的质量应满足 D．小球在空中飞行的时间无需测定 9．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 10．某学习小组用如图所示的装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中先从某一高度处单独释放质量为ma的小球a，标记下小球a撞击在挡板上的位置M，再在水平轨道上放上质量为mb的小球b，从同一高度释放小球a，标记两球撞击挡板的位置P、N，关于本实验下列说法正确的是（　　） A．为减小实验误差，两小球的质量需满足 B．位置N为小球b撞击挡板的位置 C．小球离开轨道后下落的高度越大则小球的离开轨道时的速度越大 D．该实验中可用来反映小球a的初动量 二、多选题 11．在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验必须要求的条件是（　　） A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线是水平的 C．入射球每次都要从同一高度由静止滚下 D．碰撞的瞬间，入射球质量应小于被碰小球质量 12．如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒。入射小球质量为m1，被碰小球质量为m2，O点是小球抛出点在水平地面上的投影。实验时，先让入射小球多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置，并记下此位置距O点的距离；然后把被碰m2小球静置于水平轨道末端，再将入射小球m1从倾斜轨道上S位置静止释放，与小球m2相撞，多次重复此过程，并分别找到它们平均落点的位置距O点的距离，则下列说法正确的是（　　） A．实验中要求两小球半径相等，且满足m1<m2 B．实验中不要求倾斜轨道必须光滑 C．如果等式m1x3=m1x1+m2x2成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒 D．如果等式m1x22=m1x12+m2x32成立，可验证两小球发生的是弹性碰撞 13．在用气垫导轨 “验证动量守恒定律” 时， 不需要测量的 物理量是（　　） A．滑块的质量 B．挡光片的宽度 C．挡光的时间 D．光电门的高度 14．某同学用如图所示装置做验证动量守恒定律的实验。先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。本实验必须测量的物理量有以下哪些（   ） A．小球a、b的质量ma、mb B．小球a、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行时间t C．记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC D．小球a、b的半径r 15．用如图所示的装置验证动量守恒定律，两球的质量分别为m1、m2（m1>m2），下列说法正确的是（　　）    A．需要用秒表测时间 B．斜槽轨道必须光滑 C．M是质量为m1的小球的落点 D．可用验证动量守恒定律 三、填空题 16．气垫导轨进行力学实验可以最大限度地减少 的影响，它主要有导轨、 和 三部分组成。 17．用如图甲所示的装置“探究碰撞中的不变量”实验中： (1)用游标卡尺测量入射球直径，测量结果如图乙所示，该球直径为 cm； (2)实验中小球的落点情况如图丙所示，入射球与被碰球的质量之比mA∶mB=5∶3；则碰撞结束时刻两球动量大小之比pA∶pB= 。 18．某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证木块间相互作用时动量守恒． （1）该同学还必须有的器材是 ． （2）需要直接测量的物理是(写出相应的名称及符号) ． （3）用所得数据验证动量守恒的关系式是 ． （4）桌面左右两端间的距离，对实验结果的准确性 (选填“有”或“无”)影响． 19．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1=15g，原来静止的被碰小球m2=10g，由实验测得此两小球在碰撞前后的图像如图所示。由图可知，入射小球碰撞前的m1v1是 ，被碰小球的m2v2是 ，由此得出结论 。 20．某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律，装置固定在水平面上。圆弧形轨道末端切线水平，两球半径相同，两球与水平面的动摩擦因数相同。实验时，先测出A、B两球的质量m1、m2，让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放，记下其在水平面上滑行距离的平均值为L，然后把球B静置于轨道末端水平部分，并将球A从轨道上同一位置由静止释放，并与球B相碰，重复多次。已知碰后球A，B滑行距离的平均值分别为L1、L2 （1）为确保实验中球A不反向运动，则m1、m2应满足的关系是 。 （2）若碰撞前后动量守恒，写出动量守恒的表达式： 。 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》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C A C C C C D C D 题号 11 12 13 14 15 答案 BC BD BD AC CD 1．D 【详解】A．为了使入射小球碰撞后不反弹，入射小球的质量需大于被碰小球的质量，故A错误； B．为了让碰撞发生在水平方向，入射小球的半径需等于被碰小球的半径，故B错误； C．在实验过程中，小球的落点通过白纸和复写纸获得，若移动白纸将不能确定小球的位置，但复写纸可以移动，故C错误； D．该实验中需要让入射小球每次从斜槽轨道的同一位置由静止释放，即可获得相同的平抛速度，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】用天平测滑块质量，用刻度尺测挡光片的宽度；运动时间是指挡光片通过光电门的时间，由光电计时器计时，因此不需要停表。ABD错误，C正确。 故选C。 3．A 【详解】在应用气垫导轨时，应首先给气垫导轨通气才能进行后续实验 故选A。 4．C 【详解】A．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，只要求小球离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，但必须保证每次小球都做平抛运动，因此轨道的末端必须水平，故A错误； B．要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止释放，故B错误； C．为了保证两小球发生对心正碰，则要求入射球和被碰球的直径必须相等，故C正确； D．为了保证两小球碰后都可水平抛出，要求入射球的质量大于被碰球的质量，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】由于小球A和碰撞后两球都做匀速直线运动，故可利用这段求出碰撞前的速度为 可利用这段求出碰撞后的速度为 是计数间隔，根据动量守恒定律有 代入整理有 ABD错误，C正确。 故选C。 6．C 【详解】A．碰后小球a的水平射程小于小球b的水平射程，则碰后小球a的速度小于小球b的速度，选项A错误； B．碰撞过程中a的动量一部分传给b，则碰后小球b的动量小于碰前小球a的动量，选项B错误； C．设ab两球的质量分别为m1和m2，碰前a的速度v0；则碰撞过程满足： 解得 则只增大入射小球a的质量，碰后两球的速度v1和v2均变大，即落地点到O的距离均增大，选项C正确； D．如果碰撞过程是非弹性碰撞，则碰撞过程两球动量仍守恒，选项D错误； 故选C. 7．C 【详解】A．释放点越低，入射小球速度越小，相撞时内力越小，小球受阻力不变，误差相对越大，故A错误； B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越大，两球速度的测量越不准确，故B错误； C．释放点越高，碰前入射速度越大，两球相碰时相互作用的内力越大，阻力的影响相对越小，碰撞前后动量之差越小，同时也有利于减小水平位移的测量误差，从而使实验误差减小，故C正确； D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，但轨道对被碰小球的阻力不变，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】A．为保证两小球发生正碰，m1和m2的半径必须相同，故A错误； B．为保证小球到达斜槽末端时的速度相同，斜槽不需要光滑，要求每次从同一位置静止释放小球，故B错误； C．为防止小球碰撞后反弹，选用两球的质量应满足，故C错误； D．小球从斜槽末端飞出后做平抛运动，小球下落的高度相同，在空中运动时间相同，该实验可用平抛运动的水平位移代替小球的速度，故小球在空中飞行的时间无需测定，故D正确。 故选D。 9．C 【详解】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。 10．D 【详解】A．为了防止碰撞后入射球反弹，入球的质量要大于被碰球的质量，即，故A错误； BC．小球离开水平轨道后均做平抛运动，从图中可以看出每个小球每次平抛运动的水平位移相同，a小球不与b小球相碰时落点为M，a小球与b小球相碰后，a小球平抛初速度比第一次小，且，根据平抛运动学公式。水平方向则有 竖直方向则有 因为，b小球平抛初速度大，下落高度小，所以P点应为b小球撞击挡板位置，N位置应为小球a击挡板位置，故BC错误； D．根据平抛公式解得 因此验证碰撞过程动量守恒 可得 所以可以用来反映小球a的初动量，故D正确。 故选D。 11．BC 【详解】ABC．在“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的运动规律求解碰撞前后的速度，实验需保证入射球每次碰撞前的速度相等，碰撞后做平抛运动，故斜槽轨道不需要光滑，斜槽轨道末端的切线是水平，入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故A错误，BC正确； D．为防止入射球反弹，入射球质量应大于被碰小球质量，故D错误。 故选BC。 12．BD 【详解】A．实验中要求两小球半径相等，且满足 以保证入射球碰后不反弹，故A错误； B．实验中倾斜轨道没必要光滑，只需到达底端的速度相同即可，故B正确； C．因x2是m1碰前的射程，x1是m1碰后的射程，x3是m2碰后的射程，如果等式 成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒，故C错误； D．如果等式 即 成立，可验证两小球发生的是弹性碰撞，故D正确。 故选BD。 13．BD 【详解】设遮光片的宽度L，光电门的挡光时间t，滑块做匀速直线运动，滑块的速度 滑块的动量 实验要验证碰撞前后的动量是否守恒，需要测出滑块的质量m与光电门的挡光时间t，由于遮光片的宽度L相同，验证过程L可以消去，实验不需要测量L，实验也不需要测量光电门的高度 故选BD。 14．AC 【详解】根据平抛运动 解得 根据动量守恒定律得 根据平抛运动得 解得 本实验必须测量的物理量有ma、mb、OA、OB、OC，AC正确，BD错误。 故选AC。 15．CD 【详解】A．该实验中，小球做平抛运动，下落高度一定，根据 可知，当下落高度一定时，下落所用时间相同，而平抛运动水平方向做匀速直线运动，有 因此，只需要测量水平方向的位移就可得到碰撞前后速度之间的关系，所以不需用秒表测时间，故A错误； B．只要保证每次释放小球的位置相同，就可保证小球运动到斜槽末端时的速度相同，因此不需要斜槽轨道必须光滑，故B错误； CD．该实验中，未放质量为的小球时，质量为的小球落点为P，当斜槽末端放上质量为的小球时，质量为的小球运动到斜槽末端与质量为的小球发生正碰，质量为的小球将落在N点，质量为的小球将落在M点，而为质量为的小球单独做平抛运动时水平方向的位移，为质量为的小球与质量为的小球发生正碰后在水平方向的位移，为质量为的小球被碰后在水平方向的位移，设质量为的小球碰撞前的速度为，碰后速度为，质量为的小球被碰后速度为，则根据动量守恒有 等式两边同乘以平抛运动的时间，可得 即可用 验证动量守恒，故CD正确。 故选CD。 16． 阻力 气垫 滑块 【详解】[1]气垫导轨进行力学实验可以最大限度地减少接触面间的阻力影响。 [2][3]气垫导轨主要有气垫、滑块三部分组成。 17． 1.16 1∶2 【详解】(1) [1]11 mm＋0.1 mm×6=11.6 mm=1.16 cm (2) [2]碰撞结束后，球A落在M点，球B落在N点，因为水平位移之比xA∶xB=15∶50=3∶10，又因为高度一样，所以平抛运动的时间相等，则vA∶vB=3∶10，根据 p=mv 知 pA∶pB=1∶2 18． 刻度尺、天平 两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离x1、x2 m1x1＝m2x2 无 【分析】由题中“将这一系统置于光滑的水平桌面上”可知，本题考查动量守恒实验，根据动量守恒实验和需要测量的数据可分析本题． 【详解】[1][2]本次实验需要验证的方程为，而速度需要根据公式求解，x为平抛运动的水平位移，因此需要直接测量的量为两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离x1、x2，需要的仪器为刻度尺和天平； [3]根据公式 和 可得 本次要验证的公式为 m1x1＝m2x2 [4]由于这一系统置于光滑的水平桌面上，因此水平方向速度不变，故桌面左右两端间的距离，对实验结果的准确性无影响． 19． 0 两球碰撞前后mv的总量不变 【详解】[1][2][3]由图像知 因此 而 即有 说明在误差允许范围内，两球碰撞前后mv的总量不变。 20． m1>m2 【详解】（1）[1]为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即 m1>m2 （2）[2]两球碰前，由动能定理得 解得 碰后两球做匀减速直线运动，设碰后的速度分别为、，由动能定理得 解得 若碰撞前后动量守恒，则 代入速度整理可得 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 $