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-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册 学号： 班级： 姓名： 一、实验题 1．某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，装置如图甲所示，两个滑块上固定有宽度相同的挡光片，测得滑块（含挡光片）的质量分别为M、m（M>m），两个光电门G1、G2与数字计时器相连，能测出挡光片通过光电门时的挡光时间． （1）实验开始应先调节气垫导轨水平．接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，轻推滑块M，当M通过光电门G1、G2的时间______，则导轨水平． （2）用20分度的游标卡尺测量两挡光片的宽度，示数如图乙所示，则挡光片的宽度d＝______cm. （3）将滑块M静置于两光电门之间，将滑块m置于光电门G1右侧．用手推动m，使m获得水平向左的速度经过光电门G1并与M发生碰撞且被弹回，再次经过光电门G1.光电门G1先后记录的挡光时间为Δt1、Δt2，光电门G2记录的挡光时间为Δt3，在误差允许的范围内，本次实验中若表达式________________（用M、m、Δt1、Δt2、Δt3表示）成立，则动量守恒定律成立． 2．如图（a），光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒．完成下列相关实验内容． （1）实验原理 若气垫导轨水平，A、B质量分别为mA、mB.A向右运动，遮光片通过光电门1的遮光时间为Δt1，A、B碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2的遮光时间为Δt2.当＝________（用mA、mB表示）时，系统动量守恒得到验证． （2）实验操作 ①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当______（填“升高”或“降低”）导轨左端，反复调节使气垫导轨水平； ②再将A、B按如图（a）放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录Δt1、Δt2的值； ③重复步骤②，多次实验，记录多组Δt1、Δt2数据． （3）实验数据处理 把记录的数据在图（b）中描点连线，作出Δt1­Δt2图线，其斜率k＝______（保留两位有效数字）；已知mA＝176.0 g、mB＝170.0 g，若定义δ＝||×100%，本次实验δ＝________%（保留1位有效数字）. 3．用如图1所示的装置验证“动量守恒定律”．实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放，P点为A球落点的平均位置；再把半径相同的B球放在水平轨道末端，将A球仍从原位置由静止释放，M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置．O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，O、M、P、N位于同一水平面上． （1）除了图1中器材外，完成本实验还必须使用的器材有__________（选填选项前的字母）. A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．圆规 （2）实验中以下操作正确的是__________． A．安装轨道时，轨道末端必须水平 B．每次必须从同一个高度静止释放小球 C．实验中两个小球的质量应满足m1>m2 D．轨道必须保证处处光滑 （3）某次实验中得出的落点情况如图2所示，若忽略实验中的测量误差，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为__________． 4．某同学用如图1所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验．先将入射小球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；再把同样大小的被碰小球b球放在斜槽轨道末端的小立柱上，调节实验装置使两小球碰撞时球心处于同一水平高度，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． （1）关于本实验，说法正确的是________．（填字母序号） A．斜槽轨道必须是光滑的 B．必须测量小球a、b的直径D C．必须测量斜槽轨道末端到水平地面的高度H D．必须测量小球a、b的质量，且二者的关系为ma>mb （2）为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O点对齐，如图2给出了小球a落点附近的情况，由图可得a球落点与O点的距离应为________ cm. （3）按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是________． 5．一同学利用如图所示的斜槽轨道和两个由相同材料制成、表面粗糙程度相同的滑块A、B做“验证动量守恒定律”的实验．斜槽轨道由倾斜轨道和平直轨道组成，两部分间由一段圆弧平滑连接，在平直轨道上一侧固定有刻度尺．其操作步骤如下： ①将斜槽轨道放置在水平桌面上； ②用天平测得A、B两个滑块的质量分别为m1、m2； ③不放滑块B，使滑块A从倾斜轨道顶端P点由静止释放，滑块A最终静止在平直轨道上，记下滑块A静止时其右侧面对应的刻度x1； ④把滑块B放在平直轨道上，记下其左侧面对应的刻度x0； ⑤让滑块A仍从倾斜轨道顶端P点由静止释放，滑块A与滑块B发生碰撞后最终均静止在平直轨道上，记下最终滑块B静止时其左侧面对应的刻度x2、滑块A静止时其右侧面对应的刻度x3. （1）实验中，必须满足的条件是__________． A．倾斜轨道必须光滑 B．平直轨道必须水平 C．滑块A的质量应大于滑块B的质量 D．同一组实验中，滑块A静止释放的位置可以不同 （2）实验中滑块A碰撞前的速度大小v0与__________成正比． A．x1 B．x1－x0 C．（x1－x0）2 D． （3）若关系式m1＝__________________成立，则可得出结论：滑块A、B碰撞过程中动量守恒． 6．某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒． （1）用天平测得滑块A、B（均包括挡光片）的质量分别为m1、m2； （2）用游标卡尺测得固定在滑块A、B上的挡光片的宽度为d； （3）为了将气垫导轨调节为水平状态，在接通充气泵电源后，导轨左侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.07 s、0.06 s，则应将导轨右端__________（选填“调高”或“调低”），直至滑块通过两个光电门计时器显示的时间相等； （4）滑块B放在两个光电门之间，滑块A向左挤压导轨架上的弹片后释放滑块A，碰后滑块A、B均一直向右运动．与光电门1相连的计时器的示数只有一个，为t1，与光电门2相连的计时器的示数有两个，先后为t2、t3，则碰后滑块A的速度大小为________________（用测得的物理量表示）； （5）在实验误差允许范围内，若表达式____________（用测得的物理量表示）成立，则说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒． 7．某同学为估测玩具枪子弹从枪口射出的速度，设计了如下实验：取一个乒乓球，在球上挖一个小圆孔，向球内填一些橡皮泥，把乒乓球放在桌面的边缘处，再将玩具枪装弹上弦，支在桌面上水平瞄准球的圆孔，扣动扳机后子弹射入孔中，与乒乓球一同水平抛出．在地面上铺上白纸和复写纸记录乒乓球的落点，多次重复实验确定平抛的水平距离． （1）下列是本实验必要操作的是__________． A．桌面必须光滑 B．保持枪管水平 C．检查桌面末端的切线是否水平，将乒乓球放置在末端，使球心与末端在同一竖直线上 D．实验过程中必须用到重垂线，以便确定乒乓球平抛的水平位移 E．复写纸铺在白纸的上面，实验过程中复写纸和白纸可以随时拿起来看印迹是否清晰并进行移动 （2）下列提供的器材中，本实验必需的有__________． A．弹簧秤 B．刻度尺 C．天平 D．秒表 （3）测得子弹的质量为m1，乒乓球（含橡皮泥）的总质量为m2，乒乓球平抛的竖直距离为h，水平距离为l，当地重力加速度大小为g，则玩具枪子弹从枪口射出的速度大小为__________________． 8．用如图甲所示的装置根据平抛运动规律验证两小球碰撞中的动量守恒．使用频闪相机对小球碰撞前后的运动情况进行拍摄．图中背景是放在竖直平面内带方格的纸板，纸板平面与小球运动轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为a＝5 cm，取g＝10 m/s2，实验核心步骤如下： （1）让小球m1从挡板处由静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图乙中的A所示． （2）把小球m2静置于轨道末端，让小球m1从挡板处由静止释放，两球在斜槽末端碰撞．碰撞后两小球从斜槽末端水平抛出．抛出后的频闪照片分别如图乙中的B、C所示． （3）由图乙结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期T＝__________s（结果保留2位有效数字）. （4）由图乙结合已知数据可计算出碰撞后小球m2的速度v2＝__________m/s（结果保留2位有效数字）. （5）若碰撞过程中动量守恒，则m1：m2＝__________． 9．在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、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，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； ②将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B； ③把小球b静止放在斜槽轨道水平末端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C. （1）实验中除斜槽轨道、木板、白纸、复写纸、天平外，在下列器材中，还必须使用的器材是__________． A．秒表　　　B．刻度尺　　　C．游标卡尺 （2）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，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1__________m2.（选填“>”“＝”或“<”） （3）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．木板水平向右移动的距离l C．a球和b球的质量m1、m2 D．O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3 （4）在实验误差允许的范围内，若碰撞过程动量守恒，其关系式应为__________． 10．如图所示为俯视图，该装置可验证动量守恒定律．光滑的水平桌面上用两根长度分别为 L1和L2的细线拴接大小相同、质量分别为m1和m2的小钢球，细线与固定钉子的拴接处安装拉力传感器，可实时显示细线中的拉力大小．初始时，两小球靠在一起，两细线刚好平行，小球的直径远小于细线的长度． （1）将小球1沿圆弧拉到某点A处，并在A处给小球1一个切线方向的初速度，记录拉力传感器 1 的示数F1； （2）小球1运动到O 点处与小球2 发生碰撞，碰后小球1 弹回，记录碰后两小球运动过程中传感器1 和2 的示数分别为F2和F3； （3）两小球质量关系应满足m1__________m2（填“大于”“小于”或“等于”）； （4）对实验数据进行分析：小球1 与小球2 碰前，1 的速度大小可表示为__________，若物理量m1、m2、F1、F2、L1和L2满足关系式______________________，即可验证碰撞瞬间，两小球组成的系统动量守恒． 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 学号： 班级： 姓名： 一、实验题 1．某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，装置如图甲所示，两个滑块上固定有宽度相同的挡光片，测得滑块（含挡光片）的质量分别为M、m（M>m），两个光电门G1、G2与数字计时器相连，能测出挡光片通过光电门时的挡光时间． （1）实验开始应先调节气垫导轨水平．接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，轻推滑块M，当M通过光电门G1、G2的时间______，则导轨水平． （2）用20分度的游标卡尺测量两挡光片的宽度，示数如图乙所示，则挡光片的宽度d＝______cm. （3）将滑块M静置于两光电门之间，将滑块m置于光电门G1右侧．用手推动m，使m获得水平向左的速度经过光电门G1并与M发生碰撞且被弹回，再次经过光电门G1.光电门G1先后记录的挡光时间为Δt1、Δt2，光电门G2记录的挡光时间为Δt3，在误差允许的范围内，本次实验中若表达式________________（用M、m、Δt1、Δt2、Δt3表示）成立，则动量守恒定律成立． 解析：（1）实验要求滑块做匀速运动，若M通过光电门G1、G2的时间相等，则导轨水平．（2）由图乙可知挡光片的宽度为d＝4 mm＋10×0.05 mm＝4.50 mm＝0.450 cm.（3）根据动量守恒定律可得mv1＝Mv3－mv2，又v1＝，v2＝，v3＝，联立可得＝－. 答案：（1）相等　（2）0.450　（3）＝－ 2．如图（a），光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒．完成下列相关实验内容． （1）实验原理 若气垫导轨水平，A、B质量分别为mA、mB.A向右运动，遮光片通过光电门1的遮光时间为Δt1，A、B碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2的遮光时间为Δt2.当＝________（用mA、mB表示）时，系统动量守恒得到验证． （2）实验操作 ①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当______（填“升高”或“降低”）导轨左端，反复调节使气垫导轨水平； ②再将A、B按如图（a）放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录Δt1、Δt2的值； ③重复步骤②，多次实验，记录多组Δt1、Δt2数据． （3）实验数据处理 把记录的数据在图（b）中描点连线，作出Δt1­Δt2图线，其斜率k＝______（保留两位有效数字）；已知mA＝176.0 g、mB＝170.0 g，若定义δ＝||×100%，本次实验δ＝________%（保留1位有效数字）. 解析：（1）设遮光片的宽度为d，A通过光电门1的速度为v1＝，A、B碰后粘在一起通过光电门2的速度为v2＝，若系统动量守恒，有mAv1＝（mA＋mB）v2，联立可得＝.（2）轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，说明A做加速运动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平．（3）由图（b）中数据可得，Δt1­Δt2图线的斜率为k＝≈0.492≈0.49.已知mA＝176.0 g、mB＝170.0 g，有真＝＝≈0.509，解得δ＝×100%＝4%. 答案：（1）　（2）①降低　（3）0.49　4 3．用如图1所示的装置验证“动量守恒定律”．实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放，P点为A球落点的平均位置；再把半径相同的B球放在水平轨道末端，将A球仍从原位置由静止释放，M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置．O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，O、M、P、N位于同一水平面上． （1）除了图1中器材外，完成本实验还必须使用的器材有__________（选填选项前的字母）. A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．圆规 （2）实验中以下操作正确的是__________． A．安装轨道时，轨道末端必须水平 B．每次必须从同一个高度静止释放小球 C．实验中两个小球的质量应满足m1>m2 D．轨道必须保证处处光滑 （3）某次实验中得出的落点情况如图2所示，若忽略实验中的测量误差，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为__________． 解析：（1）为完成本实验，要求知道两球的质量、投影点O到其余三个点的距离，以及能比较准确的找到M、N、P三个点的位置，故还需要的器材是天平、刻度尺和圆规，不需要测时间，A、B、D正确，C错误．故选A、B、D.（2）安装的轨道不必光滑，因为m1每次与轨道的摩擦力均相同，为了让小球做平抛运动，末端必须水平，A正确，D错误；每次必须从同一位置释放小球，可保证初速度大小相等，B正确；为了防止m1反弹回去，实验中两个小球的质量应满足m1>m2，C正确．故选A、B、C.（3）如果系统碰撞过程中动量守恒，设水平向右的方向为正方向，应该满足m1v0＝m1v1＋m2v2，两球平抛运动的时间相等，有v0t＝OP，v1t＝OM，v2t＝ON，可得m1OP＝m1OM＋m2ON，将图中数据代入可知m1×25.50＝m1×15.50＋m2×38.0，解得＝. 答案：（1）ABD　（2）ABC　（3） 4．某同学用如图1所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验．先将入射小球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；再把同样大小的被碰小球b球放在斜槽轨道末端的小立柱上，调节实验装置使两小球碰撞时球心处于同一水平高度，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． （1）关于本实验，说法正确的是________．（填字母序号） A．斜槽轨道必须是光滑的 B．必须测量小球a、b的直径D C．必须测量斜槽轨道末端到水平地面的高度H D．必须测量小球a、b的质量，且二者的关系为ma>mb （2）为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O点对齐，如图2给出了小球a落点附近的情况，由图可得a球落点与O点的距离应为________ cm. （3）按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是________． 解析：（1）实验中只需要让小球每次从同一点由静止释放即可，不需要让斜面光滑，A错误；为了准确测量小球的水平射程，本实验中需要测量小球的直径，B正确；由于两球下落时间相同，故可以用位移代替初速度，不需要求出时间，所以不需要测量平抛运动的高度，故C错误；根据动量守恒的公式可知，实验中必须测量小球a、b的质量，且为了防止入射球反弹，应让二者的关系为ma>mb，D正确．故选BD.（2）用圆规将落点圈起，圆心可视为平均落点，由图2可得OB距离应为45.95 cm.（3）根据动量恒守恒定律可知：mava＝mav′a＋mbv′b; 因下落时间相等，两边同乘以时间t，则有maOP＝maOM＋mbO′N. 答案：（1）BD　（2）45.95　（3）maOP＝maOM＋mbO′N 5．一同学利用如图所示的斜槽轨道和两个由相同材料制成、表面粗糙程度相同的滑块A、B做“验证动量守恒定律”的实验．斜槽轨道由倾斜轨道和平直轨道组成，两部分间由一段圆弧平滑连接，在平直轨道上一侧固定有刻度尺．其操作步骤如下： ①将斜槽轨道放置在水平桌面上； ②用天平测得A、B两个滑块的质量分别为m1、m2； ③不放滑块B，使滑块A从倾斜轨道顶端P点由静止释放，滑块A最终静止在平直轨道上，记下滑块A静止时其右侧面对应的刻度x1； ④把滑块B放在平直轨道上，记下其左侧面对应的刻度x0； ⑤让滑块A仍从倾斜轨道顶端P点由静止释放，滑块A与滑块B发生碰撞后最终均静止在平直轨道上，记下最终滑块B静止时其左侧面对应的刻度x2、滑块A静止时其右侧面对应的刻度x3. （1）实验中，必须满足的条件是__________． A．倾斜轨道必须光滑 B．平直轨道必须水平 C．滑块A的质量应大于滑块B的质量 D．同一组实验中，滑块A静止释放的位置可以不同 （2）实验中滑块A碰撞前的速度大小v0与__________成正比． A．x1 B．x1－x0 C．（x1－x0）2 D． （3）若关系式m1＝__________________成立，则可得出结论：滑块A、B碰撞过程中动量守恒． 解析：（1）倾斜轨道不一定必须光滑，只要滑块A到达底端的速度相同即可，A错误；因为两滑块的材料相同，表面的粗糙程度相同，由动能定理有（mg sin θ－μmg cos θ）x＝mv2，可得v2＝2g（sin θ－μcos θ）x，可见平直轨道不水平时，两滑块在轨道上碰撞前后的速度的平方仍与位移成正比，可用运动的位移代替速度，B错误；为防止滑块A与滑块B碰后反弹，滑块A的质量必须大于滑块B的质量，C正确；为保证滑块A每次到达底端的初速度相同，同一组实验中，滑块A静止释放的位置要相同，D错误．故选C.（2）对滑块A由动能定理有－μm1g（x1－x0）＝0－m1v，可得滑块A碰撞前的速度大小为v0＝，即v0∝，故选D.（3）若滑块A、B碰撞过程中动量守恒，有m1v0＝m1v1＋m2v2，又因为v0＝，v1＝，v2＝，联立可得m1＝m1＋m2. 答案：（1）C　（2）D　（3）m1＋m2 6．某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒． （1）用天平测得滑块A、B（均包括挡光片）的质量分别为m1、m2； （2）用游标卡尺测得固定在滑块A、B上的挡光片的宽度为d； （3）为了将气垫导轨调节为水平状态，在接通充气泵电源后，导轨左侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.07 s、0.06 s，则应将导轨右端__________（选填“调高”或“调低”），直至滑块通过两个光电门计时器显示的时间相等； （4）滑块B放在两个光电门之间，滑块A向左挤压导轨架上的弹片后释放滑块A，碰后滑块A、B均一直向右运动．与光电门1相连的计时器的示数只有一个，为t1，与光电门2相连的计时器的示数有两个，先后为t2、t3，则碰后滑块A的速度大小为________________（用测得的物理量表示）； （5）在实验误差允许范围内，若表达式____________（用测得的物理量表示）成立，则说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒． 解析：（3）滑块通过两个光电门时，与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.07 s、0.06 s，可知滑块在导轨上向右做加速运动，即导轨左高右低，应将导轨右端调高．（4）滑块A碰前的速度为v＝，碰后速度为v1＝.（5）滑块B碰后的速度为v2＝，在实验误差允许范围内，若碰撞前后动量守恒，有m1v＝m1v1＋m2v2，联立可得＝＋. 答案：（3）调高　（4）　（5）＝＋ 7．某同学为估测玩具枪子弹从枪口射出的速度，设计了如下实验：取一个乒乓球，在球上挖一个小圆孔，向球内填一些橡皮泥，把乒乓球放在桌面的边缘处，再将玩具枪装弹上弦，支在桌面上水平瞄准球的圆孔，扣动扳机后子弹射入孔中，与乒乓球一同水平抛出．在地面上铺上白纸和复写纸记录乒乓球的落点，多次重复实验确定平抛的水平距离． （1）下列是本实验必要操作的是__________． A．桌面必须光滑 B．保持枪管水平 C．检查桌面末端的切线是否水平，将乒乓球放置在末端，使球心与末端在同一竖直线上 D．实验过程中必须用到重垂线，以便确定乒乓球平抛的水平位移 E．复写纸铺在白纸的上面，实验过程中复写纸和白纸可以随时拿起来看印迹是否清晰并进行移动 （2）下列提供的器材中，本实验必需的有__________． A．弹簧秤 B．刻度尺 C．天平 D．秒表 （3）测得子弹的质量为m1，乒乓球（含橡皮泥）的总质量为m2，乒乓球平抛的竖直距离为h，水平距离为l，当地重力加速度大小为g，则玩具枪子弹从枪口射出的速度大小为__________________． 解析：（1）实验过程中桌面的摩擦力对实验无影响，不用光滑，A错误；乒乓球应做平抛运动，要保证桌面末端的切线水平，将乒乓球放置在末端，必须用到重垂线，以便确定乒乓球平抛的水平位移，同时子弹的速度需要水平，B、C、D正确；实验过程中复写纸和白纸不能拿起来看印迹是否清晰并进行移动，E错误．故选B、C、D.（2）根据实验原理可知还应测量的量有桌面高度h，水平位移l，子弹质量、乒乓球质量，需用到刻度尺和天平，不需要弹簧称和秒表，故选B、C.（3）设子弹的速度为v0，子弹射入橡皮泥后两者共同速度为v1，子弹射入橡皮泥的过程，取向右为正方向，根据动量守恒定律得m1v0＝（m1＋m2）v1.子弹和橡皮泥做平抛运动的过程，有h＝gt2，l＝v1t，联立解得v0＝. 答案：（1）BCD　（2）BC　（3） 8．用如图甲所示的装置根据平抛运动规律验证两小球碰撞中的动量守恒．使用频闪相机对小球碰撞前后的运动情况进行拍摄．图中背景是放在竖直平面内带方格的纸板，纸板平面与小球运动轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为a＝5 cm，取g＝10 m/s2，实验核心步骤如下： （1）让小球m1从挡板处由静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图乙中的A所示． （2）把小球m2静置于轨道末端，让小球m1从挡板处由静止释放，两球在斜槽末端碰撞．碰撞后两小球从斜槽末端水平抛出．抛出后的频闪照片分别如图乙中的B、C所示． （3）由图乙结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期T＝__________s（结果保留2位有效数字）. （4）由图乙结合已知数据可计算出碰撞后小球m2的速度v2＝__________m/s（结果保留2位有效数字）. （5）若碰撞过程中动量守恒，则m1：m2＝__________． 解析：（3）小球在空中做平抛运动，竖直方向上有Δy＝y2－y1＝2a＝gT2，解得频闪相机闪光的周期为T＝＝ s＝0.10 s．（4）由图乙可知碰撞前小球m1的水平速度v1＝＝ m/s＝2.0 m/s，碰撞后小球m2的水平速度v2＝＝ m/s＝3.0 m/s.（5）碰撞后小球m1的水平速度v′1＝＝ m/s＝1.0 m/s，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律可得m1v1＝m1v′1＋m2v2，解得＝＝＝. 答案：（3）0.10　（4）3.0　（5）3∶1 9．在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、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，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； ②将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B； ③把小球b静止放在斜槽轨道水平末端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C. （1）实验中除斜槽轨道、木板、白纸、复写纸、天平外，在下列器材中，还必须使用的器材是__________． A．秒表　　　B．刻度尺　　　C．游标卡尺 （2）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，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1__________m2.（选填“>”“＝”或“<”） （3）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．木板水平向右移动的距离l C．a球和b球的质量m1、m2 D．O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3 （4）在实验误差允许的范围内，若碰撞过程动量守恒，其关系式应为__________． 解析：（1）本实验由于两小球下落高度相等，所用时间相等，不需要用秒表测时间；不需要用游标卡尺测小球的直径；需要用刻度尺测量两小球的水平位移．故选B.（2）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，a、b两球的质量m1、m2间的关系应满足m1>m2.（3）a、b两球碰撞前后做平抛运动，有x＝v0t，y＝gt2，可得v0＝x，设碰撞前瞬间小球a的速度为v0，碰撞后瞬间小球a、b的速度分别为v1、v2，有v0＝x，v1＝x，v2＝x，根据动量守恒可得m1v0＝m1v1＋m2v2，联立可得＝＋，完成本实验，必须测量的物理量有：a球和b球的质量m1、m2，O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3.故选C、D.（4）根据（3）问可知在实验误差允许的范围内，若碰撞过程动量守恒，其关系式应为＝＋. 答案：（1）B　（2）>　（3）CD　（4）＝＋ 10．如图所示为俯视图，该装置可验证动量守恒定律．光滑的水平桌面上用两根长度分别为 L1和L2的细线拴接大小相同、质量分别为m1和m2的小钢球，细线与固定钉子的拴接处安装拉力传感器，可实时显示细线中的拉力大小．初始时，两小球靠在一起，两细线刚好平行，小球的直径远小于细线的长度． （1）将小球1沿圆弧拉到某点A处，并在A处给小球1一个切线方向的初速度，记录拉力传感器 1 的示数F1； （2）小球1运动到O 点处与小球2 发生碰撞，碰后小球1 弹回，记录碰后两小球运动过程中传感器1 和2 的示数分别为F2和F3； （3）两小球质量关系应满足m1__________m2（填“大于”“小于”或“等于”）； （4）对实验数据进行分析：小球1 与小球2 碰前，1 的速度大小可表示为__________，若物理量m1、m2、F1、F2、L1和L2满足关系式______________________，即可验证碰撞瞬间，两小球组成的系统动量守恒． 解析：（3）小球1运动到O点处与小球2发生碰撞，碰后小球1弹回，两小球质量关系满足m1小于m2；（4）小球1 运动到O点时，根据向心力公式有F1＝，解得v0＝.两小球碰撞后有F2＝，F3＝，解得v1＝，v2＝，以水平方向为正方向，由动量守恒得m1v0＝－m1v1＋m2v2，即＝－. 答案：（3）小于　（4）　＝－ 学科网（北京）股份有限公司 $