第7单元 07 实验八 验证动量守恒定律（word练习）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习课时作业（基础版）

**基本信息** 聚焦动量守恒定律验证实验，通过多样化实验情境（气垫导轨、斜槽碰撞等）系统构建实验原理与数据处理逻辑，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验装置与原理|4题（2024山东/北京/福建卷、2023辽宁卷）|涵盖气垫导轨、斜槽、悬挂小球、子弹打小车等装置，考查操作规范与原理应用|从动量守恒核心概念出发，通过不同实验模型（无摩擦/平抛/完全非弹性碰撞）构建“装置-速度测量-守恒验证”逻辑链| |数据处理与误差分析|4题|涉及图像分析、游标卡尺读数、平均落点确定、速度公式推导及误差归因|以速度测量为核心，关联位移-时间图像、平抛运动、动能定理等知识，形成“数据获取-处理-结论验证”的科学推理路径|

实验八　验证动量守恒定律 (限时40分钟) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.[2024·山东卷] 在第四次“天宫课堂”中,航天员演示了动量守恒实验.受此启发,某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验,气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器,a测量滑块A与它的距离xA,b测量滑块B与它的距离xB.部分实验步骤如下: ①测量两个滑块的质量,分别为200.0 g和400.0 g; ②接通气源,调整气垫导轨水平; ③拨动两滑块,使A、B均向右运动; ④导出传感器记录的数据,绘制xA、xB随时间变化的图像,分别如图乙、图丙所示. 回答以下问题: (1)从图像可知两滑块在t=　　　　s时发生碰撞.  (2)滑块B碰撞前的速度大小v=　　　　m/s(保留2位有效数字).  (3)通过分析,得出质量为200.0 g的滑块是　　　　(选填“A”或“B”).  2.[2024·北京卷] 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). ①图乙为实验的落点记录,简要说明如何确定平均落点: 　 　.  ②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和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满足什么关系即可验证碰撞前后动量守恒. 3.[2024·福建卷] 某小组基于动量守恒定律测量玩具枪子弹离开枪口的速度大小,实验装置如图甲所示.所用器材有:玩具枪、玩具子弹、装有挡光片的小车、轨道、光电门、光电计时器、十分度游标卡尺、电子秤等.实验步骤如下: (1)用电子秤分别测量小车的质量M和子弹的质量m; (2)用游标卡尺测量挡光片宽度d,示数如图乙所示,宽度d=　　　　cm;  (3)平衡小车沿轨道滑行过程中的阻力.在轨道上安装光电门A和B,让装有挡光片的小车以一定初速度由右向左运动,若测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56 ms、17.90 ms,则应适当调高轨道的　　　　(选填“左”或“右”)端.经过多次调整,直至挡光时间相等;  (4)让小车处于A的右侧,枪口靠近小车,发射子弹,使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上,小车向左运动经过光电门A,测得挡光片经过A的挡光时间Δt; (5)根据上述测量数据,利用公式v=　　　　(用d、m、M、Δt表示)即可得到子弹离开枪口的速度大小v;  (6)重复步骤(4)五次,并计算出每次的v值,填入下表; 次数 1 2 3 4 5 速度v/(m/s) 59.1 60.9 60.3 58.7 59.5 (7)根据表中数据,可得子弹速度大小v的平均值为　　　　m/s.(结果保留3位有效数字)  4.[2023·辽宁卷] 某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律,设计了如下实验:用纸板搭建如图所示的滑道,使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上,其中OA为水平段.选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验. 测量硬币的质量,得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2(m1>m2).将硬币甲放置在斜面上某一位置,标记此位置为B.由静止释放甲,当甲停在水平面上某处时,测量甲从O点到停止处的滑行距离OP.将硬币乙放置在O处,左侧与O点重合,将甲放置于B点由静止释放.当两枚硬币发生碰撞后,分别测量甲、乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON.保持释放位置不变,重复实验若干次,得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、s2. (1)在本实验中,甲选用的是　　　　(选填“一元”或“一角”)硬币;  (2)碰撞前,甲到O点时速度的大小可表示为　　　　(设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g);  (3)若甲、乙碰撞过程中动量守恒,则=　　　　(用m1和m2表示),然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒;  (4)由于存在某种系统或偶然误差,计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1,写出一条产生这种误差可能的原因　　　　　　　　　　　　.  学科网（北京）股份有限公司 $ 实验八　验证动量守恒定律 1.(1)1.0　(2)0.20　(3)B [解析] (1)x⁃t图像的斜率表示速度,由题图乙和题图丙可知,两滑块的速度在t=1.0 s时发生突变,即发生了碰撞. (2)x⁃t图像斜率的绝对值表示速度大小,由题图丙可知,碰撞前瞬间B的速度大小v= cm/s=0.20 m/s. (3)由题图乙可知,碰撞前A的速度大小vA=0.50 m/s,碰撞后A的速度大小vA'≈0.36 m/s,由题图丙可知,碰撞后B的速度大小v'=0.50 m/s,对A和B碰撞过程,由动量守恒定律有mAvA+mBv=mAvA'+mBv',解得≈2,所以质量为200.0 g的滑块是B. 2.(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 ②m1OP=m1OM+m2ON (3)见解析 [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. (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. ②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成立,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 3.(2)0.99　(3)右　(5)　(7)59.7 [解析] (2)由图乙可知该游标卡尺为10分度,精度为0.1 mm,主尺读数为9 mm,游标尺上第9条刻度线与主尺刻度线重合,所以该读数为9 mm+9×0.1 mm=9.9 mm=0.99 cm. (3)小车经过光电门的速度v车=,挡光片经过光电门A、B的挡光时间分别为13.56 ms、17.90 ms,所以小车经过光电门A的速度大于经过光电门B的速度,应适当调高轨道的右端. (5)小车经过光电门的速度v车=,子弹粘上小车的过程,根据动量守恒定律有mv=(M+m)v车,解得v=. (7)v的平均值=,代入数据解得=59.7 m/s. 4.(1)一元　(2)　(3)　(4)见解析 [解析] (1)根据题意可知,甲与乙碰撞后没有反弹,可知甲的质量大于乙的质量,甲选用的是一元硬币. (2)甲从O点到P点,根据动能定理有-μm1gs0=0-m1,解得碰撞前甲到O点时速度的大小v0=. (3)同理可得,碰撞后甲的速度和乙的速度分别为v1=,v2=,若碰撞动量守恒,则满足m1v0=m1v1+m2v2,整理可得=. (4)①s测量有误差;②硬币没有对心碰撞. 学科网（北京）股份有限公司 $