课时测评4　实验：验证动量守恒定律-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套练习（教科版）

色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 课时测评4实验：验证动量守恒定律对应学生用书P15) (时间：30分钟满分：40分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1.(10分)2024茂名高二阶段练习)“验证动量守恒定律”的实验装置图如图甲所示，装置中 设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上，上面的小球被碰撞离开后，支 柱立即倒下)，入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、O'点的竖直线上， 重垂线只确定了O点的位置。（球A的质量为m1,球B的质量为m2) 线 0 101 777 M PN 2r 甲 (1)采用图甲的实验装置时，用20分度的游标尺测量小球的直径，如图乙所示，则读数为 mm。 2 3主尺cm ymtihp 0游标尺10 20 乙 (2)某次实验得出小球的落点情况如图丙所示，下列说法正确的是 001 层8 丙 A.由图看出，重复多次实验后，小球落点不完全重合，可知小球每次不是从斜槽的同一位 置由静止滑下 B.由于偶然因素存在，重复操作时小球的落点不会完全重合，但是落点应当比较密集 C测定落点P的位置时，如果几次落点的位置分别为P1、P2、Pm,则落点的平均位置OP =OP1+OP2+...+OPnn D.尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置就是小球落点的平均位置 (3)已知某次实验时，两球质量满足m1大于m2,结果如图丙所示，则验证动量守恒定律的表 达式是 。(用“m1、m2、OP、OQ、OR”表示) 答案：(1)15.75(2)BD(3)mO2=m1OP+mO'R 解析：(1)游标卡尺的读数为15mm+15×0.05mm=15.75mm。 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 (②)由于偶然因素的存在，小球的落点不一定重合，但大致在真实落点附近，根据题图丙中点 的图像可得小球每次是从斜槽的同一位置由静止滑下，A错误，B正确；测定某一落点的平 均位置时应尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置就是小球落点的平均位置， C错误，D正确。 (3)根据题意可得P点是小球A碰后的落点，R点是小球B碰后的落点，Q点是小球A碰前的 落点，两球竖直高度相同，根据平抛运动知识可得每次两球水平方向运动时间相同，所以可 用水平位移代替水平方向的初速度，根据动量守恒，有m1OQ=m1OP十2OR。 2.(10分)2024广东湛江月考)在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，4、b是两个 半径相等的小球，按照以下步骤进行操作： ①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该平木板竖直立于紧靠槽口处，将小球α从斜槽轨 道上固定点处由静止释放，撞到平木板并在白纸上留下痕迹O; ②将平木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球α从固定点处由静止释放，撞到平木板 上得到痕迹B; ③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球α仍从固定点处由静止释放，和小球 b相碰后，两球撞在平木板上得到痕迹A和C。 (1)若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，α、b两球的质量m1、 m2间的关系是m1 (选填>”、“=”或“<”m20 (2)为完成本实验，必须测量的物理量有 A.小球a开始释放的高度h B.平木板水平向右移动的距离1 C.a球和b球的质量m1、m2 D.O点到A、B、C三点的距离、2、y3 (3)在实验误差允许的范围内，若动量守恒，其关系式应为 答案：(1)>(2)CD(3)mlr6y2)=mlry3)+m2ryl) 解析：(1)在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有m10o=m十22，碰撞前后动能相等， 故有12m102=12m1012+12m2022,解得01=ml-m2m1十m20o,若要使a球的速度方向不变， ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 则m1>2 (2)(3)小球做平抛运动的时间t=2g,则初速度v=xt=xg2,显然平抛运动的初速度与下落 高度的二次方根的倒数成正比，当po=十2，即m1y2)=mIry3)十m2r0l)成立时系统的 动量守恒；由以上可知，需测量的物理量有a球和b球的质量m1、m2以及O点到A、B、C 三点的距离、2、，C、D正确。 3.(10分)2024江苏南通月考)小明利用如图所示的装置验证动量守恒定律。ABC是光滑的 轨道，光电门1与光电门2固定在轨道上，实验中使用的小球α的质量为m,小球b的质量 为3m,两球直径相等。 01 光电门1光电门2 B02C (I)实验前需要将BC部分导轨调成水平。将小球a从轨道上的位置O1释放，a通过光电门1、 2的挡光时间分别为△与△2，若△>△2，则需将导轨C端调 (选填“高”或“低”)。 (2)将小球b静置于气垫导轨上的位置O2,使小球a从位置O1释放，a先后通过光电门1的 挡光时间分别为△5与△t4,b通过光电门2的挡光时间为△t。若α、b碰撞过程动量守恒，则 必须满足的关系式为 。 (3)小明猜想：如果保持a的直径不变，逐渐增大α的质量，若a、b碰撞过程机械能守恒， 则碰撞之前α的挡光时间与碰撞之后b的挡光时间的比值会逐渐趋近于某一定值。你是否同 意小明的猜想？若同意小明的猜想，请写出该比值。 答案：(1)高(2)13=3t5-1t4(3)同意，比值为2 解析：(1)由于△>△2，说明小球α运动得越来越快，应将导轨C端调高。 (2)两小球碰撞前后系统动量守恒，小球α的质量较小，碰撞后小球α被反弹，则碰撞过程动 量守恒满足的关系式为md☑t3=3md☑t5-mdt4,化简得14t3=34t5-14t4。 (3)设小球a的质量为M,碰撞之前小球a的挡光时间为△6，碰撞之后小球a、b的挡光时间 分别是△。、△t,小球a、b碰撞过程中动量守恒，有Mdt6=3md☑t7+Md☑t8,根据机械能 守恒，有12Mavs4 alcol(/fdut6)2=12×3maws4 allco1(Y(dat7?)2+12M aws4 alco.1fd☑t8)2,整理得4t6t7=2MM+3m,当M>m时，有t6t7=2,所以同意小 明的猜想，比值为2。 4.(10分)某同学利用气垫导轨和频闪照相机做“验证动量守恒定律”的实验。如图所示，己 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 知A滑块的质量为1kg,B滑块的质量为1.5kg,频闪照相机照相的时间间隔为0.4s,拍摄 共进行了四次，第一次是在两滑块碰撞之前，以后的三次是在两滑块碰撞之后。A滑块原来 处于静止状态，设A、B滑块在拍摄频闪照片的这段时间内是在10cm至105cm这段范围内 运动的（以滑块上的箭头位置为准），根据频闪照片分析得出： 0102030405060708090100110120130cm ()两滑块发生碰撞的位置在 cm刻度处。 (2)若碰撞过程中A、B滑块动量守恒，则碰撞前，B滑块的速度为 ms;碰撞后，A 滑块的速度为 m/s,B滑块的速度为 m/s。(结果保留2位小数) (3)第一次拍摄后，再经过 s的时间，两滑块发生了碰撞。 答案：(1)30(2)1.000.750.50(3)0.2 解析：(1)由题意可知，A滑块原来静止，第一次拍摄发生在碰撞前，则碰撞发生在A滑块静 止的位置，由题图所示照片可知，碰撞发生在30cm刻度处。 (2)由题图所示照片可知，碰撞后A滑块的速度0a'=x4t=(105-75)×10-20.4ms=0.75m/s, 碰撞后B滑块的速度oB'=xB't=rc)Aavs4alco1(80-60)×10-20.4m/s=0.50m/s。 碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得m0B=m404'十m0g,代入数 据解得碰撞前B滑块的速度o=1.00m/s。 (3)由题图所示照片可知，B从第一次被拍摄到滑动到A静止处需要的时间t=xABB= c)Aavs4aco1(30-10)×10-21s=0.2s,故第一次拍摄后，再经过0.2s的时间，两滑块发 生了碰撞。 学生用书口第23页 ·独家授权侵权必究