1.4 实验：验证动量守恒定律 同步练-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 本同步练通过基础辨析-实验探究-综合应用的三层递进设计，覆盖动量守恒定律实验的仪器使用、数据处理及综合应用，强化科学探究与科学思维素养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|单一实验要素（仪器、方法、条件）|单选/多选题考查基础辨识，如第1题仪器选择、第3题实验方法判断| |提升层|实验操作与数据处理|实验题结合打点计时器/光电门等情境，如第12题纸带分析、第14题遮光片测速| |综合层|动量守恒与能量综合应用|解答题设置滑块-小车等复杂模型，如第17题相对运动中动量与能量关系分析|

1.4实验：验证动量守恒定律（同步练）原卷版 姓名：___________班级：___________学号：___________ 一、单选题 1．在做“碰撞中的动量守恒”常规实验中，不需要用到的测量仪器或工具有 （　　） A．秒表 B．圆规 C．刻度尺 D．天平 2．2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课中神舟十六号三位宇航员景海鹏、朱杨柱、桂海潮通过精彩的实验面向全国青少年进行太空科普授课。其中一个情境为动量守恒演示实验：如图所示，质量为100g的小钢球A静止悬浮在空中，宇航员用手推出质量为500g的大钢球B，使它以一定的初速度水平向左撞向小钢球A，撞后大、小钢球均水平向左运动。为了验证两球组成的系统在碰撞中动量守恒，除了以上给出的实验数据外，还需要测量的物理量是（　　） A．两个钢球的悬浮高度 B．两个钢球的碰撞时间 C．手对小钢球B推力的冲量 D．两钢球碰撞前后各自运动的距离和对应时间 3．实验方法在高中物理教学过程中扮演着至关重要的角色。下列教材中给定的物理实验参考案例及其对应的实验方法正确的是（　　） A．在“验证动量守恒定律”的实验中，采用的实验方法是微元法 B．在“用卡文迪什扭秤测量引力常量”的实验中，采用的实验方法是放大法 C．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用的实验方法是理想实验法 D．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，采用的实验方法是控制变量法 4．A、B两小物块在一水平长直气垫导轨上相碰，用频闪照相机每隔t的时间连续拍照四次，拍得如图所示的照片，已知四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内，不计两小物块的大小及碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断（　　） A．第一次拍照时物块B在60cm处，并且 B．第一次拍照时物块B在65cm处，并且 C．第二次拍照时物块A在30cm处，并且 D．第二次拍照时物块A在50cm处，并且 5．质量为M、长度为L的长木板放在光滑的水平面上，在木板右边有一个销钉把木板挡住，使木板不能向右滑动。质量为m的小物块由距离木板上表面h高处以水平速度平抛，恰好落到木板左端，不反弹，然后刚好能划到木板右端。现在拔去销钉，使木板能在水平面上自由滑动，而小物块仍由距离木板上表面h高处以水平速度平抛到静止的木板左端。设落到木板上后物块在木板上受到的阻力大小恒定，物块可视为质点，则（　　） A．拔去销钉，物块落到木板上以后，物块和木板组成的系统水平方向动量守恒，机械能守恒 B．物块在木板上受到的恒定阻力大小为 C．拔去销钉，物块落到木板上以后的整个过程中，木板对物块的冲量大小为 D．拔去销钉，由平抛开始到稳定系统损失的能量为 6．某同学利用水平放置的气垫导轨做了如下探究，如图示，在气垫导轨上固定两个光电门甲、乙，两个滑块上分别固定前端带有相同遮光条的条形磁铁A、B（同名磁极相对），保证A位置不动，调节A、B的间距，使得同时静止释放A、B后，两遮光条恰能同时经过两个光电门，测得此时两遮光条与甲、乙分别相距，两遮光条的遮光时间分别为．若设A、B（磁铁和滑块）的质量分别为，则下列关系式正确的是（    ） A． B． B． C． D． 二、多选题 7．如图是利用气垫导轨进行“探究碰撞中的不变量”的实验装置，下列叙述正确的是（　　） A．实验中探究不变量的对象是相互碰撞的两个物体组成的系统 B．在碰撞过程中滑块间存在相互作用力，但外界对滑块的合力可以看成零 C．物体的碰撞过程，就是机械能的传递过程，可见，碰撞过程中的不变量就是机械能 D．利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，导轨必须保持水平状态 8．利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则下列说法正确的是（　　） A．悬挂两大小相同的小球的细绳长度要适当，且等长 B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度 C．两小球必须都是刚性球，且质量相同 D．悬挂两球的细绳的悬点可以在同一点 9．在利用滑轨上的两辆小车碰撞来做“寻求碰撞中的不变量”实验中，下列哪些因素可导致实验误差（    ） A．两小车的质量不相等 B．小车上的挡光板倾斜 C．滑轨安放不水平 D．两小车碰后粘在一起运动 10．王同学用如图所示的方法“验证动量守恒定律”，下列有关本实验操作与分析正确的是（    ） A．实验装置中的铅垂线的主要作用是确保斜槽末端水平 B．数据处理时可以不测量速度的具体数值 C．两碰撞小球的直径必须相等 D．如果在第二次操作时，发现在第一次操作中，槽的末端有些向上倾斜，于是把它调为水平，调整后的斜槽末端离地面高度跟原来相同，其他实验操作都正确，数据处理时可能引起碰撞后动量矢量合大于碰撞前动量矢量合 11．“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示。实验中使用的小球1和2半径相等，质量分别为、，且。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平地面点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，碰撞前后各自落点的位置、、在一条直线上。若仅更换不同材质的两小球，且仍满足。下面四个图选项中可能正确的落点分布是（　　） A． B． C． D． 三、实验题 12．某同学设计了一个用打点计时器“验证动量守恒定律”的实验：如图甲所示，在小车A的前端黏有橡皮泥，在小车A后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。 (1)若得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距离标在图上，A为运动起始的第一点，则计算小车A碰撞前的速度应选______段，计算两车碰撞后的速度应选______段。（填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”） (2)已测得小车A的质量为0.40 kg，小车B的质量为0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为______kg·m/s，碰后总动量为______kg·m/s。（计算结果保留3位有效数字） 13．某实验小组想用多种方式验证动量守恒定律。小明同学选取两个体积相同、质量不等的小球，先让质量为m1的小球从轨道顶部由静止释放，由轨道末端的O点飞出并落在斜面上。再把质量为m2的小球放在O点，让小球m1仍从原位置由静止释放，与小球m2碰后两小球均落在斜面上，分别记录落点痕迹，其中M、P、N三个落点的位置距离O点的长度分别为xOM、xOP、xON。 (1)为比较两个小球体积是否相同，用某种仪器来测量小钢球的直径，测量结果为2.025cm，此测量数据是选用了仪器 测量得到的。 A．毫米刻度尺 B．10分度游标卡尺 C．20分度游标卡尺 D．螺旋测微器 (2)关于该实验，下列说法不正确的是 。 A．必须满足m1>m2 B．轨道必须光滑 C．轨道末端必须水平 D．落点位置需要多次释放取平均落点 (3)在实验误差允许的范围内，若满足关系式______ ，则可认为两球碰撞过程中动量守恒（用题目中的物理量表示）。 (4)小明同学利用该套装置做了一个新实验，仅改变小球m2的质量（两小球质量关系仍符合题干条件），其他条件均不变，将小球m1多次从轨道顶部由静止释放，与不同质量的小球m2相碰，分别记录对应的落点到O点距离xOM、xOP、xON。以为横坐标、为纵坐标作出图像，若该碰撞为弹性碰撞，则下列图正确的是 。 A．B．C． 14．某实验小组设计了如图甲所示的实验装置测速度并验证动量守恒定律。 (1)图中水平桌面上放置气垫导轨，导轨上有光电门1和光电门2，它们与数字计时器相连，弹性滑块A、B质量分别为mA、mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为 d，利用游标卡尺测量遮光片的宽度，测量结果如图乙所示，遮光片的宽度d=_______cm； (2)实验先调节气垫导轨成水平状态，再轻推滑块A，测得A 通过光电门1的遮光时间为t1=0.01s，A与B相碰后，B和A先后经过光电门2的遮光时间分别为t2和t3，碰前A的速度大小为vA=_______m/s； (3)实验中为确保碰撞后滑块 A 不反向运动，则mA、mB应满足的关系是mA_______（填“大于”“等于”或“小于”）mB； (4)在实验误差允许的范围内，若满足关系式_________________（用字母mA、mB、t1、t2、t3表示），则可认为验证了动量守恒定律。 15．如图甲所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图，是入射小球，是被碰小球，和的质量分别为和，直径分别为和，轨道末端在水平地面上的投影为O点。实验中，先将小球从斜槽上某一固定位置由静止释放，从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出的平均落点位置，再把小球放在斜槽末端，让小球仍从斜槽上同一位置由静止释放，与小球碰撞后，两球分别在记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出碰后小球，的平均落点位置，如图乙所示。 (1)实验中需要注意的事项，下列说法正确的是___________。 A．需要测出小球抛出点距地面的高度 B．需要测出小球做平抛运动的射程 C．斜槽必须光滑且轨道末端应该保持水平 D．为完成此实验，天平和刻度尺是必需的测量工具 (2)实验中对小球的要求是：（　　） A．， B．， C．， D．， (3)在图乙中，用毫米刻度尺测得点与，，三点的水平方向的距离分别为、、，若关系式___________成立，则说明该实验碰撞前后动量守恒。 四、解答题 16．如图（a）所示，气垫导轨上两个静止的滑块A、B之间放有一根被压缩的轻质弹簧，两个滑块用绳子连接。将绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，运动过程中的频闪照片如图（b）所示。已知频闪的频率为，滑块A、B的质量分别为。根据照片记录的信息，问： （1）绳子烧断且A、B离开弹簧后，A、B分别做什么样的运动？运动速度分别为多大？ （2）能否得出两滑块在绳子烧断前后总动能守恒的结论？为什么？ （3）能否得出两滑块在绳子烧断前后总动量不变的结论？为什么？ 17．如图所示，质量的小车静止在光滑的水平面上，车长，现有质量可视为质点的物块，以水平向右的速度从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止，物块与车面的动摩擦因数，取，求： （1）物块在车面上滑行的时间； （2）要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度不超过多少？ （3）物块仍以水平向右的速度从左端滑上小车，要使物块从小车右端滑出，则物块刚滑上小车左端时需加一个至少多大的水平恒力。 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）解析版 姓名：___________班级：___________学号：___________ 一、单选题 1．在做“碰撞中的动量守恒”常规实验中，不需要用到的测量仪器或工具有 （　　） A．秒表 B．圆规 C．刻度尺 D．天平 【参考答案】A 【解析】A．实验中，小球平抛运动的高度相同，根据， 解得 可知，小球平抛运动的时间相等，能够用水平分位移间接表示小球平抛运动的初速度，实验中，不需要测量时间，即不需要秒表，故A正确； B．实验中，为了减小误差，小球多次从同一高度静止释放，记录下多个落地点，用圆规做圆，将多个落地点圈在圆内，圆心为小球的平均落地点，即实验中需要用到圆规，故B错误； C．实验中需要利用刻度尺测量小球平抛运动水平分位移，故C错误； D．实验中需要利用天平测量小球的质量，故D错误。 故选A。 2．2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课中神舟十六号三位宇航员景海鹏、朱杨柱、桂海潮通过精彩的实验面向全国青少年进行太空科普授课。其中一个情境为动量守恒演示实验：如图所示，质量为100g的小钢球A静止悬浮在空中，宇航员用手推出质量为500g的大钢球B，使它以一定的初速度水平向左撞向小钢球A，撞后大、小钢球均水平向左运动。为了验证两球组成的系统在碰撞中动量守恒，除了以上给出的实验数据外，还需要测量的物理量是（　　） A．两个钢球的悬浮高度 B．两个钢球的碰撞时间 C．手对小钢球B推力的冲量 D．两钢球碰撞前后各自运动的距离和对应时间 【参考答案】D 【解析】根据动量守恒定律可知 为了验证两球组成的系统在碰撞中动量守恒，除了以上给出的实验数据外，还需要测量的物理量是两钢球碰撞前后各自运动的距离和对应时间，可利用两钢球运动的距离和对应时间计算碰撞后的速度。 故选D。 3．实验方法在高中物理教学过程中扮演着至关重要的角色。下列教材中给定的物理实验参考案例及其对应的实验方法正确的是（　　） A．在“验证动量守恒定律”的实验中，采用的实验方法是微元法 B．在“用卡文迪什扭秤测量引力常量”的实验中，采用的实验方法是放大法 C．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用的实验方法是理想实验法 D．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，采用的实验方法是控制变量法 【参考答案】B 【解析】A．在“验证动量守恒定律”的实验中，通常通过碰撞实验（如气垫导轨上的滑块碰撞）直接测量碰撞前后的动量，并比较其守恒性，未涉及将过程分解为无限小微元的积分思想（微元法常用于连续变量问题，如变力做功），故A错误； B．在“用卡文迪什扭秤测量引力常量”的实验中，通过扭转装置将微小的万有引力作用放大为可测量的扭转角，从而间接测定引力常量，核心方法是利用光学或机械杠杆放大微小效应，符合放大法的定义，故B正确； C．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需分别控制质量不变研究加速度与力的关系、控制力不变研究加速度与质量的关系，本质是控制变量法，故C错误； D．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条的作用效果相同，采用的实验方法是等效替代法，故D错误。 故选B。 4．A、B两小物块在一水平长直气垫导轨上相碰，用频闪照相机每隔t的时间连续拍照四次，拍得如图所示的照片，已知四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内，不计两小物块的大小及碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断（　　） A．第一次拍照时物块B在60cm处，并且 B．第一次拍照时物块B在65cm处，并且 C．第二次拍照时物块A在30cm处，并且 D．第二次拍照时物块A在50cm处，并且 【参考答案】A 【解析】已知四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内，图中B只有两个像，可知B物块在碰撞前静止在60cm处，，A在碰撞前沿x轴正方向运动，碰撞后A沿x轴负方向运动，B沿x轴正方向运动；则第一次、第二次、第三次拍照时物块B在60cm处，第四次拍照时物块B在65cm处；第一次拍照时物块A在10cm处，第二次拍照时物块A在30cm处，第二次拍照时物块A在50cm处，第四次拍照时物块A在55cm处；设碰撞前A的速度大小为，碰撞后A、B的速度大小分别为、，根据动量守恒可得 则有，， 联立可得 故选A。 5．质量为M、长度为L的长木板放在光滑的水平面上，在木板右边有一个销钉把木板挡住，使木板不能向右滑动。质量为m的小物块由距离木板上表面h高处以水平速度平抛，恰好落到木板左端，不反弹，然后刚好能划到木板右端。现在拔去销钉，使木板能在水平面上自由滑动，而小物块仍由距离木板上表面h高处以水平速度平抛到静止的木板左端。设落到木板上后物块在木板上受到的阻力大小恒定，物块可视为质点，则（　　） A．拔去销钉，物块落到木板上以后，物块和木板组成的系统水平方向动量守恒，机械能守恒 B．物块在木板上受到的恒定阻力大小为 C．拔去销钉，物块落到木板上以后的整个过程中，木板对物块的冲量大小为 D．拔去销钉，由平抛开始到稳定系统损失的能量为 【参考答案】C 【解析】A．拔去销钉，物块落到木板上以后，木板和物块之间的摩擦力是系统内力，木板和物块组成的系统水平方向动量守恒。物块平抛到木板因摩擦力要做功，故系统机械能不守恒。A错误； B．当木板固定时，由动能定理可知 解得，B错误； C．拔去销钉，物块落到木板上后，物块最终与物块共速，木板和物块系统水平方向动量守恒，则根据动量守恒定律可得 解得 整个过程中，木板对物块的冲量为，C正确； D．拔去销钉，由能量守恒可得 解得，D错误。 故选C。 6．某同学利用水平放置的气垫导轨做了如下探究，如图示，在气垫导轨上固定两个光电门甲、乙，两个滑块上分别固定前端带有相同遮光条的条形磁铁A、B（同名磁极相对），保证A位置不动，调节A、B的间距，使得同时静止释放A、B后，两遮光条恰能同时经过两个光电门，测得此时两遮光条与甲、乙分别相距，两遮光条的遮光时间分别为．若设A、B（磁铁和滑块）的质量分别为，则下列关系式正确的是（    ） A． B． C． D． 【参考答案】C 【解析】AB．A、B从释放到经过光电门过程，由动量守恒得 解得 由动量守恒得 两边同时乘t，可得 解得 故AB错误； CD．因为， 以上联立可得 故C正确，D错误。 故选C。 二、多选题 7．如图是利用气垫导轨进行“探究碰撞中的不变量”的实验装置，下列叙述正确的是（　　） A．实验中探究不变量的对象是相互碰撞的两个物体组成的系统 B．在碰撞过程中滑块间存在相互作用力，但外界对滑块的合力可以看成零 C．物体的碰撞过程，就是机械能的传递过程，可见，碰撞过程中的不变量就是机械能 D．利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，导轨必须保持水平状态 【参考答案】ABD 【解析】A．进行“探究碰撞中的不变量”的实验过程中探究不变量的对象是相互碰撞的两个物体组成的系统，A正确； B．在碰撞过程中滑块间存在相互作用力，但外界对滑块的合力可以看成零，B正确； C．物体的碰撞过程，碰撞过程中的不变量是动量，碰撞过程中不一定是弹性碰撞，机械能不一定不变，C错误； D．利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，导轨必须保持水平状态，D正确。 故选ABD。 8．利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则下列说法正确的是（　　） A．悬挂两大小相同的小球的细绳长度要适当，且等长 B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度 C．两小球必须都是刚性球，且质量相同 D．悬挂两球的细绳的悬点可以在同一点 【参考答案】AB 【解析】AD．悬挂两大小相同的小球的细绳等长才能保证两球发生正碰，以减小实验误差，悬挂两球的细绳的悬点不能在同一点，否则两球无法发生正碰，故A正确，D错误； B．计算小球碰撞前速度时应用 当由静止释放时，能方便准确地计算小球碰撞前的速度，故B正确； C．本实验中对小球是否有弹性无要求，两小球质量也不需要一定相同，故C错误。 故选AB。 9．在利用滑轨上的两辆小车碰撞来做“寻求碰撞中的不变量”实验中，下列哪些因素可导致实验误差（    ） A．两小车的质量不相等 B．小车上的挡光板倾斜 C．滑轨安放不水平 D．两小车碰后粘在一起运动 【参考答案】BC 【解析】A．两小车质量不相等，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故A错误； B．挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差，故B正确； C．滑轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差，故C正确； D．两小车碰后连在一起是完全非弹性碰撞，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故D错误。 故选BC。 10．王同学用如图所示的方法“验证动量守恒定律”，下列有关本实验操作与分析正确的是（    ） A．实验装置中的铅垂线的主要作用是确保斜槽末端水平 B．数据处理时可以不测量速度的具体数值 C．两碰撞小球的直径必须相等 D．如果在第二次操作时，发现在第一次操作中，槽的末端有些向上倾斜，于是把它调为水平，调整后的斜槽末端离地面高度跟原来相同，其他实验操作都正确，数据处理时可能引起碰撞后动量矢量合大于碰撞前动量矢量合 【参考答案】BC 【解析】A．实验装置中的铅垂线的主要作用是确定斜槽末端在白纸上的投影位置，选项A错误； B．小球做平抛运动，在竖直方向下落的高度相同，因此下落的时间相等，则可由水平位移大小表示速度大小，因此数据处理时可以不测量速度的具体数值，选项B正确； C．两碰撞小球的直径必须相等，才能保证两球正碰，选项C正确； D．第一次斜槽末端向上倾斜会导致水平速度偏小，数据处理时可能引起碰撞后动量矢量合小于碰撞前动量矢量合，选项D错误。 故选BC。 11．“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示。实验中使用的小球1和2半径相等，质量分别为、，且。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平地面点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，碰撞前后各自落点的位置、、在一条直线上。若仅更换不同材质的两小球，且仍满足。下面四个图选项中可能正确的落点分布是（　　） A． B． C． D． 【参考答案】CD 【解析】小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向上 斜槽高度一定，小球运动的时间相同，在水平方向上 两球碰撞过程中动量守恒，则 又，所以 碰撞过程中能量之间需满足 对比选项图形可得CD符合。 故选CD。 三、实验题 12．某同学设计了一个用打点计时器“验证动量守恒定律”的实验：如图甲所示，在小车A的前端黏有橡皮泥，在小车A后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。 (1)若得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距离标在图上，A为运动起始的第一点，则计算小车A碰撞前的速度应选______段，计算两车碰撞后的速度应选______段。（填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”） (2)已测得小车A的质量为0.40 kg，小车B的质量为0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为______kg·m/s，碰后总动量为______kg·m/s。（计算结果保留3位有效数字） 【参考答案】(1)BC DE (2)0.420 0.417 【解析】（1）[1][2]小车碰撞前做匀速直线运动，点间距均匀且速度较大，间距较大，因此选段计算碰撞前速度；碰撞后、粘在一起共同做匀速直线运动，速度减小，点间距均匀且较小，因此选段计算碰撞后速度。 （2）[1]打点计时器电源频率，周期，、段均有个时间间隔，总时间 碰前速度 碰前总动量 [2]碰后速度 碰后总动量 13．某实验小组想用多种方式验证动量守恒定律。小明同学选取两个体积相同、质量不等的小球，先让质量为m1的小球从轨道顶部由静止释放，由轨道末端的O点飞出并落在斜面上。再把质量为m2的小球放在O点，让小球m1仍从原位置由静止释放，与小球m2碰后两小球均落在斜面上，分别记录落点痕迹，其中M、P、N三个落点的位置距离O点的长度分别为xOM、xOP、xON。 (1)为比较两个小球体积是否相同，用某种仪器来测量小钢球的直径，测量结果为2.025cm，此测量数据是选用了仪器 测量得到的。 A．毫米刻度尺 B．10分度游标卡尺 C．20分度游标卡尺 D．螺旋测微器 (2)关于该实验，下列说法不正确的是 。 A．必须满足m1>m2 B．轨道必须光滑 C．轨道末端必须水平 D．落点位置需要多次释放取平均落点 (3)在实验误差允许的范围内，若满足关系式______ ，则可认为两球碰撞过程中动量守恒（用题目中的物理量表示）。 (4)小明同学利用该套装置做了一个新实验，仅改变小球m2的质量（两小球质量关系仍符合题干条件），其他条件均不变，将小球m1多次从轨道顶部由静止释放，与不同质量的小球m2相碰，分别记录对应的落点到O点距离xOM、xOP、xON。以为横坐标、为纵坐标作出图像，若该碰撞为弹性碰撞，则下列图正确的是 。 A． B． C． 【参考答案】(1)C (2)B (3) (4)C 【解析】（1）由于，20分度的游标卡尺精度为0.05mm。 故选C。 （2）A为了保证小球m1碰后不被反弹，所以，故A正确，不符合题意； B．要保证小球m1每次到达O点的速度相同，所以只要能够保证每次释放小球都从同一位置静止释放即可，轨道无须光滑，故B错误，符合题意； C．为了保证小球做平抛运动，轨道末端必须水平，故C正确，不符合题意； D．多次测量可以减小偶然误差，故D正确，不符合题意。 故选B。 （3）小球从O点飞出后均为平抛运动，假设小球位移为x，由平抛运动的知识可得， 解得 由碰撞规律可知，P点是小球m1第一次的落点，M和N分别是碰后小球m1和m2的落点，取水平向右为正方向，碰撞过程满足动量守恒 代入可得 （4）小球m1的碰前速度保持不变，则xOP不变，由以上分析可得 能量守恒关系式可写成 联立可得 故选C。 14．某实验小组设计了如图甲所示的实验装置测速度并验证动量守恒定律。 (1)图中水平桌面上放置气垫导轨，导轨上有光电门1和光电门2，它们与数字计时器相连，弹性滑块A、B质量分别为mA、mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为 d，利用游标卡尺测量遮光片的宽度，测量结果如图乙所示，遮光片的宽度d=_______cm； (2)实验先调节气垫导轨成水平状态，再轻推滑块A，测得A 通过光电门1的遮光时间为t1=0.01s，A与B相碰后，B和A先后经过光电门2的遮光时间分别为t2和t3，碰前A的速度大小为vA=_______m/s； (3)实验中为确保碰撞后滑块 A 不反向运动，则mA、mB应满足的关系是mA_______（填“大于”“等于”或“小于”）mB； (4)在实验误差允许的范围内，若满足关系式_________________（用字母mA、mB、t1、t2、t3表示），则可认为验证了动量守恒定律。 【参考答案】(1)0.545 (2)0.545 (3)大于 (4) 【解析】【小题1】游标卡尺的精度为，遮光片的宽度 【小题2】 【小题3】A和B发生弹性碰撞，若用质量大的A碰质量小的B，即则不会发生反弹。 【小题4】碰后A的速度 碰后B的速度 由系统动量守恒 化简得 15．如图甲所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图，是入射小球，是被碰小球，和的质量分别为和，直径分别为和，轨道末端在水平地面上的投影为O点。实验中，先将小球从斜槽上某一固定位置由静止释放，从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出的平均落点位置，再把小球放在斜槽末端，让小球仍从斜槽上同一位置由静止释放，与小球碰撞后，两球分别在记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出碰后小球，的平均落点位置，如图乙所示。 (1)实验中需要注意的事项，下列说法正确的是___________。 A．需要测出小球抛出点距地面的高度 B．需要测出小球做平抛运动的射程 C．斜槽必须光滑且轨道末端应该保持水平 D．为完成此实验，天平和刻度尺是必需的测量工具 (2)实验中对小球的要求是：（　　） A．， B．， C．， D．， (3)在图乙中，用毫米刻度尺测得点与，，三点的水平方向的距离分别为、、，若关系式___________成立，则说明该实验碰撞前后动量守恒。 【参考答案】(1)BD (2)B (3) 【解析】（1）A．本实验利用平抛运动规律，小球下落高度相同，时间相等，验证动量守恒时时间可约去，因此不需要测量高度，故A错误； B．需要用刻度尺测量小球平抛的水平射程，即、、，故B正确； C．斜槽不必光滑，只要每次释放小球的位置相同，到达末端的速度就相同；但轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，故C错误； D．需要用天平测量质量，，用刻度尺测量水平位移，故D正确。 故选BD。 （2）为使两球发生对心碰撞且入射球不反弹，实验要求入射球的质量大于被碰球的质量，且两球直径相等，以保证碰撞时重心在同一高度，且抛出后轨迹不受直径影响。 故选B。 （3）小球从同一高度平抛，运动时间相同，水平速度与水平位移成正比。设碰撞前的落点为（水平位移），碰撞后的落点为（水平位移），的落点为（水平位移），由动量守恒定律 水平速度满足，故 消去， 四、解答题 16．如图（a）所示，气垫导轨上两个静止的滑块A、B之间放有一根被压缩的轻质弹簧，两个滑块用绳子连接。将绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，运动过程中的频闪照片如图（b）所示。已知频闪的频率为，滑块A、B的质量分别为。根据照片记录的信息，问： （1）绳子烧断且A、B离开弹簧后，A、B分别做什么样的运动？运动速度分别为多大？ （2）能否得出两滑块在绳子烧断前后总动能守恒的结论？为什么？ （3）能否得出两滑块在绳子烧断前后总动量不变的结论？为什么？ 解：（1）根据图（b）可知，A、B两个滑块都在做匀速直线运动。频闪的周期大小为 因此A、B的速度大小分别为 （2）烧断前，总动能为0，烧断后，总动能为 故绳子烧断前后总动能发生改变，总动能不守恒。 （3）烧断前，总动量为0，烧断后，总动量为 故绳子烧断前后总动量保持不变，总动量守恒。 17．如图所示，质量的小车静止在光滑的水平面上，车长，现有质量可视为质点的物块，以水平向右的速度从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止，物块与车面的动摩擦因数，取，求： （1）物块在车面上滑行的时间； （2）要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度不超过多少？ （3）物块仍以水平向右的速度从左端滑上小车，要使物块从小车右端滑出，则物块刚滑上小车左端时需加一个至少多大的水平恒力。 解：(1)设共速时速度为v1，对物块与小车，以向右为正方向，由动量守恒定律得 对小车，由动量定理得 代入数据解得 (2)物块不从小车右端滑出，则在末端共速，设共同速度为v2，以向右为正方向，对物块与小车组成的系统，由动量守恒定律得 由能量守恒定律得 代入数据解得 即物块划上小车左端的速度不能超过； (3)设恰好能使物块滑出小车的拉力为F，由题意，物块应在小车末端共速，对物块，由牛顿第二定律得 对小车，由牛顿第二定律得 由运动学，共速有 由位移关系，得 代入数据解得 即当时物块可以滑出小车。 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 $