假期必刷10 实验：验证动量守恒定律-【快乐假期】2025-2026学年高二物理暑假必刷题

三0022 富二物理) 服即刻扫码 假期必刷10实验：验证动量守恒定律 AI伴学助手 ✉答幸速查手册 同步学习微误 考点复习攻路 素养解读 记录纸 1.无论采用哪一种实验方案进行验证，都要弄清 楚实验的原理是什么，需要测量哪些物理量 TTT 2.熟悉常用的速度的测量方法：打点纸带、光 60单位：(cm)70 电门、速度传感器、位移替代法等 甲 乙 素养训练 (1)碰撞后B球的水平射程应取为 cm. 1.某实验小组采用如图所示的实验装置做“验 (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进 证动量守恒定律”实验.在水平桌面上放置 行的测量？答： (填选项前序号). 气垫导轨，导轨上安装光电计时器1和光电 A.水平槽上未放B球时，测量A球落点位 计时器2，带有遮光片的滑块A、B的质量分 置到O点的距离 别为mA、mB,两遮光片沿运动方向的宽度 B.A球与B球碰撞后，测量A球及B球落 均为d,实验过程如下：①调节气垫导轨成 点位置到O点的距离 水平状态；②轻推滑块A,测得滑块A通过 C.测量A球或B球的直径 光电计时器1的遮光时间为t1:③滑块A与 D.测量A球和B球的质量（或两球质量 滑块B相碰后，滑块B和滑块A先后经过 之比) 光电计时器2的遮光时间分别为t2和t3· E.测量G点相对于水平槽面的高度 光电 光电 3.在“验证动量守恒定律”的实 计时器2遮光片 计时器1 弹簧片 遮光片 验中：采用如图甲所示的实验 弹簧片 装置进行实验.则： B 甲 (1)A球碰前做平抛运动的水 (1)实验中为确保两滑块碰撞后滑块A不 平位移是图中的OP,A、B球相碰后，A球 反向运动，则mA、应满足的关系为mA 做平抛运动的水平位移是图中的 (填“大于”“等于”或“小于”)mB B球做平抛运动的水平位移是图中的 (2)碰前滑块A的速度大小为 ,(均选填“OM”“OP”或“ON”) (3)利用题中所给物理量的符号表示动量守 (2)A球下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦 恒定律成立的式子为 力，这对实验结果 (选填“会”或“不 会”)产生误差 2.某同学用如图甲所示装置通过半径相同的 (3)A球为入射小球，B球为被碰小球，以下 A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图 各项正确的是 中PQ是斜槽，QR为水平槽.实验时先使A A.入射小球A的质量可以小于被碰小球B 球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚 的质量 下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕 B.实验时需要测量斜槽末端到水平地面的高度 迹.重复上述操作10次，得到10个落点痕 C.入射小球每次不必从斜槽上的同一位置 迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的 由静止释放 地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下， D.斜槽末端的切线必须水平 和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留 (4)用天平测量A、B两小球的质量分别为 下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.如 图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂 mA、mg,用刻度尺测量白纸O点到M、P、N 直投影点.B球落点痕迹如图乙所示，其中 三点的距离分别为x1、x2和x 米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平 用(4)所测得的物理量来验证A、B两个小球碰 面，米尺的零刻度线与O点对齐 撞过程中动量守恒，其表达式为 19 空快系假期 90M= 4.某同学设计了如图装 (1)关于本实验，下列做法正确的是 置来验证碰撞过程遵 (填选项前的字母) 循动量守恒.在离地面 A.实验前，调节装置，使斜槽末端水平 高度为h的光滑水平 0 B.选用两个半径不同的小球进行实验 桌面上，放置两个小球 C.用质量大的小球碰撞质量小的小球 a和b.其中，b与轻弹簧紧挨着但不拴接， (2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的 弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足 够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定.a 垂直投影，首先，将质量为m1的小球从斜槽 放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为 上的S位置由静止释放，小球落到复写纸 O点.实验时，先将a球移开，弹簧解除锁 上，重复多次.然后，把质量为2的被碰小 定，b沿桌面运动后水平飞出.再将a放置 球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球从 于桌面边缘，弹簧重新锁定.解除锁定后，b S位置由静止释放，两球相碰，重复多次.分 球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出.重 别确定平均落点，记为M、N和P(P为m 复实验10次.实验中，小球落点记为A、 单独滑落时的平均落点). B、C (1)若a球质量为ma,半径为ra;b球质量为 的 0 m,半径为r.b球与a球发生碰撞后，均向 乙 前水平飞出，则 a.图乙为实验的落点记录，简要说明如何确 A.m<mb'r=r B.ma<mp,rar C.m>m,ra=ro 定平均落点 D.m>m,r>r (2)为了验证动量守恒，本实验中必须测量 b.分别测出O点到平均落点的距离，记为 的物理量有 OP、OM和ON.在误差允许范围内，若关 A.小球a的质量m。和小球b的质量m, 系式 成立，即可验证碰撞前后动 B.小球飞出的水平距离OA、OB、OC 量守恒. C.桌面离地面的高度h (3)受上述实验的启发，某同学设计了另一 D.小球飞行的时间 种验证动量守恒定律的实验方案.如图丙所 (3)在实验误差允许的范围内，当所测物理 示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径 量满足表达式： 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 即说明碰撞过程遵循动量守恒.（用题中已 量较小的小球1向左拉起至A点由静止释 测量的物理量表示) 放，在最低点B与静止于C点的小球2发 (4)该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性 生正碰.碰后小球1向左反弹至最高点A', 势能，他测量了桌面离地面的高度h,该地 的重力加速度为g,则弹簧锁定时具有的弹 小球2向右摆动至最高点D.测得小球1,2 性势能E。为 (用题中已测量的 的质量分别为m和M,弦长AB=L1、A'B= 物理量表示) l2、CD=l3 素养培优 5.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 1X2 丙 推导说明，m、M、l1、l2、l满足 关系 777777777777 即可验证碰撞前后动量守恒. 20三022. 碰后运动过程中，系统机械能守恒，有 E,=子(ma十m:呢+7m,6-合(m,十m十)， 代入数据解得E。=4J. 答案：(1)2m/s(2)4J 1 6.解：(1)对物块A,由平抛运动知识得h=2gt,工=，代 入数据解得，脱离弹簧时A的速度大小为=1m/s,对A、 B物块整体由动量守恒定律mA=m,解得脱离弹簧时 B的速度大小为vB=1m/s. (2)对物块B由动能定理-mg=0一2m哈，代入数据 解得，物块与桌面间的动摩擦因数为μ=0.2. (3)由能量守恒定律△E,=2A心十2m6呢十mAg△rA+ mBg△xB,其中mA=mB,△x=△xA十△xB,解得整个过程 中，弹簧释放的弹性势能△E。=0.12J. 答案：(1)1m/s1m/s(2)0.2(3)0.12J 素养培优 7.解析：(1)设碰撞前瞬间弹珠A的速度为v,,由运动学公式 得x1=11-2at, y,=v。一at1,由牛顿第二定律得F,=mg=ma, 联立解得a=5m/s2,μ=0.5，=4m/s, (2)由(1)可知弹珠A和B在地面上运动时加速度大小均为 a=5m/s2,弹珠A碰撞后瞬间的速度为v,',由运动学规律 v"2=2aAt, 解得v'=1m/s, 设碰后瞬间弹珠B的速度为v,',由动量守恒定律得m),十0 =mu'十mu', 解得2'=3m/s; 所以两弹珠碰撞瞬间的机械能损失△E,=2m心 一（合m则+2%“）： 解得△Ek=7.5×103J, 碰后弹珠B运动的距离为A一，09m所以弹球 B没有进坑，故不能胜出. 答案：(1)u,=4m/s,=0.5(2)7.5×10-3J,不能 假期必刷10 素养训练 1.解析：(1)滑块A和滑块B发生碰撞，用质量大的滑块A碰 质量小的滑块B,则不会发生反弹，所以mA>m· (2)滑块经过光电计时器时做匀速运动 则延时济块A的这定为一， 避后滑块A的建度以=号 碰后滑块B的速度心。2： (3)由动量守恒定律得 mAVA=mAVA'十mgg', 化简可得4=匹十m 答案：(1)大于(2)4(3)1="m4+m 2.解析：(1)如题图乙，B球有10个落点位置，实验中应取平均 位置.方法是用最小的圆将所有点圈在里面，圆心位置即为 落点平均位置，找准平均位置，读数时应在刻度尺的分度值 后面再估读一位.读数为64.9cm(64.7~65.1cm均正确). (2)本实验的装置中，被碰小球B和入射小球A都从轨道末 端开始做平抛运动，且两球平抛时间相同.设未放被碰B球 时，A球平抛水平位移为sA:A、B相碰后，A、B两球的水平 位移分别为sA'、B',A、B质量分别为mAmg,则碰前A的 十mg 动量为m兰，碰后A,B的动量之和可写成m, 要验证动量守恒，即验证以上两式是否相等，所 验应测量的物理量有mA IE SSA S5A'g',故A、B、D正确. 答案：(1)64.9(2)ABD 3.解析：(1)A球碰撞前做平抛运动的水平位移是图中的OP, A、B球相碰后，A的速度变小，小于碰撞前速度，且A的速 度小于B的速度，离开轨道后两球做平抛运动，由于抛出点 的高度相等，运动时间相等，则碰撞后A的水平位移小于B 的水平位移，A的水平位移小于碰撞前A的水平位移，由题 中图示可知，A球做平抛运动的水平位移是图中的OM,B 球做平抛运动的水平位移是图中的ON: (2)只要保证A球每次到达轨道末端时的速度相等即可，实 验时应让A球从斜槽的同一位置由静止释放，实验中A球 下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力对实验结果不会产生 误差； (3)为防止碰撞后入射球反弹，入射小球A的质量应大于被 碰小球B的质量，故A错误；小球离开斜槽后做平抛运动， 小球做平抛运动抛出点的高度相等，它们的运动时间相等， 可以用小球的水平位移代替其水平速度，实验时不需要测量 斜槽末端到水平地面的高度，故B错误：为保持每次实验入 射球的速度相等，入射小球每次必须从斜槽上的同一位置由 静止释放，故C错误；为保证小球离开斜槽后做平抛运动， 斜槽末端的切线必须水平，故D正确； (4)根据动量守恒可得m1=m8十mg飞因为碰前碰后从 同一高度做平抛运动，下落时间相同，所以mt=mt十 m,l,即mA工2=mAx1十mgx,所以只要满足上式，A、B两 个小球碰撞过程中动量就守恒， 答案：(1)OMON(2)不会(3)D(4)mAx2=mAx 十mgx3 4.解析：(1)为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于 被碰球的质量，即应该使m,大于m,为了使碰撞能沿水平 方向发生，则二者的球心的高度要相同，所以它们的半径要 相等，故A正确，B、C、D错误」 (2)要验证动量守恒，就需要知道碰撞前、后的动量，所以要 测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前、后小 球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替.所以需要测量 的量为：小球a、b的质量m。m,记录纸上O点到A、B、C各 点的距离OA、OB、OC,故A、B正确，C、D错误. (3)小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相同，小 球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则： 1n1o=m1U1十n2U2 两边同时乘以时间t,得：心t=m1t十m,t 则：m,·OB=m,·OA十m。·OC (4)桌面离地面的高度为h,该地的重力加速度为g,小球b 飞行的时间：1√g /2h b的初速度，-B=0B√景， g 弹簧锁定时具有的弹性势能E。转化为小球b的动能，所以 弹簧锁定时具有的弹性势能E。为： B.OB 4h 答案：(1)A(2)AB(3)m·OB=m,·OA十m。·OC (4)g·OB 4h 素养培优 5.解析：(1)A.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；B.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：C.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. 3 飞堡快系假期 (2)用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点图住，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=之s可知，小球的运动时同相同，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,小球从偏角日处静止摆下，摆到最低点时 的速度为，小球经过圆孤对应的弦长为，则由动能定理有 ngL(1—cos0)=222, 由数学知识可知sin2一2L' 联主两式解得=4任， 若两小球碰撞过程中动量守恒，则有 mv1=-m2十Mu3, 又有=√是=是=是， 整理可得ml=一ml2十M. 答案：(1)AC(2)①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②m,OP= m OM+m2 ON (3)ml1=-ml2十ML 假期必刷11 素养训练 1.C[位移减小时，速度增大，加速度减小，故A错误：位移方 向总跟加速度方向相反；当物体远离平衡位置时，位移方向 与速度方向相同，当物体靠近平衡位置时，位移方向与速度 方向相反，故B错误，C正确：物体通过平衡位置时，回复力 为零，但合外力不一定为零，所以不一定处于平衡状态，故D 错误.门 2.B[转速由零逐渐增大，转动的频率逐渐接近小球振动的 固有频率，振幅增大，与固有频率相同时振幅最大；超过固有 频率，转速继续增大，振幅减小，故小球B的振幅先增大后 减小，故B正确. 3.C[由题中图像知两弹簧振子的周期不相等，只是初相相 同，所以它们的相位不相同，选项A错误；两振动系统为水 平弹簧振子，能量只有动能和弹性势能，当位移最大时振动 能量即弹性势能，甲的振幅大，但两弹簧的劲度系数大小不 知，所以最大位移时弹性势能无法判断，即总能量大小无法 判断，选项B错误；=2s时甲处于平衡位置向负向运动，具 有负向最大速度，乙在正向最大位移处，具有正向最大位移， 选项C正确；不知道两个弹簧劲度系数和振子质量的大小 关系，所以无法判断回复力大小和加速度大小的比例关系， 选项D错误. 4.C[小球在O点弹簧弹性势能是0，所以小球的动能最大， 小球从O位置向B位置运动过程中受到弹簧的向左的拉 力，与小球速度的方向相反，所以小球做减速运动，故A正 确：小球每次通过同一位置时的回复力F=一x都是相等 的，所以加速度一定相同，故B正确；小球从A位置向O位 置运动过程中，速度增大，所以动能逐渐增大，弹簧振子所具 有的势能逐渐减小，从O位置向B位置运动过程中，速度减 小，所以动能逐渐减小，弹簧振子所具有的势能逐渐增大，故 C错误；小球在运动的过程中，动能与弹性势能相互转化，由 于小球在A点与在B点的速度都是0，所以小球在A位置 弹簧振子所具有的势能与在B位置弹簧振子所具有的势能 相等，故D正确.] 5.AC[对小球施加向下的力使其偏离平衡位置，在t=0时 由静止释放，可知此时小球位于最低，点，且小球的运动可视 为简谐运动，周期为T.则小球在t=1.5T时刻处于最高点 位置，此时位移最大，方向向上（正方向）：小球受到的回复力 最大，方向向下，则小球的加速度最大，方向向下（负方向）： 此时小球的速度为0.故选AC.] ---000= 6.D[由题中图线可知，此单摆的固有频率为0.5Hz,固有周 期为2sA错说：南单轻用期公式T=2√任，可解得光单 摆的摆长约为1m,B错误；若摆长增大，单摆的固有周期增 大，固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动，C错误，D 正确.] 7.BCD[将A、B作为整体，A在P点时弹簧处于原长，根据 牛顿第二定律mg=(m十m)a,根据对称性，B到达最低 点的加速度与初始位置大小相等，因此FT一msg=ma,解 得绳子能承受的最大拉力 F,-十2mg,A错送； mA十nB A处于O位置时，根据平衡条件k工=mg,物体B下降到 最低位置时，根据对称性，弹簧伸长量为2x,,因此最大弹性 势能E=(2x)-2m8,B正魔 k 绳断后A物体回到位置0时，根据机找能守恒E=k 十m,可得A的速度=m√mC正确： /3 绳断后，平衡位置为P点，从绳断到A物体第一次回到位置 0时所用的时得1=君=系受D正确] 8.C[由单摆的振动图像可知振动周期为T=0.8π5，由单摆 的周期公式T=2元√g L得摆长为1=4之=1.6m,x1图像 的斜率代表速度，故起始时刻速度为零，且A、C点的速度相 同，A、B点的速度大小相同，方向不同.综上所述，可知C 正确，门 素养培优 9.解折：1千的摆动用期为T=2=2X=2× 314×58s.41s 水刚好不能淋湿人的头顶，即水恰好运动到头顶，有L一 代入数据解得t=√ 2(L-h,) ,x2、= g =10 10 2s= 0.632s, 水落到头顶需要的时间为0.632s,则有 水陶好不能淋湿人的头顶，打开出水孔的时刻为'一十T ×3.441s-0.632s≈0.23s 一t=4 (2)水刚好不能淋湿人体的任何部位，即水刚好运动到鞋底， 设水运动到鞋底的时间为1则有L十九，=7g 解得t,=0.837s 则在秋千第二次到达最低点之前关闭出水孔的时刻为2'= 子T-6≈1.748 (3)当秋千第二次到达最低点时，水又刚好不能淋湿人的头 顶，则关闭的时间为41=子T-4-4≈0,21s 答案：(1)0.23s(2)1.74s(3)0.21s 假期必刷12 素养训练 1,解析：1)由单摆的周期公式T=2元√g 可释g兴， 由题图甲可知，摆长l=(88.50-1.00)cm =87.50cm=0.8750m