验证动量守恒实验 练习题-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦动量守恒验证实验，通过10类典型装置构建"原理-方法-误差"三维训练体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |斜槽碰撞|3题|平抛射程替代速度、落点平均法|动量守恒→平抛运动→实验条件控制| |光电门/打点计时器|4题|遮光片测速、纸带匀速段选取|瞬时速度测量→系统动量计算→误差分析| |频闪/弹簧类|3题|碰撞时刻判定、机械能守恒辅助|运动过程分析→守恒条件验证→多方法对比|

验证动量守恒实验练习题 1．（1）用如图1所示的装置，来验证碰撞过程中的动量守恒．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，A、B两球的质量之比mA：mB＝3：1．先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P，重复10次，得到10个落点．再把B球放在水平槽上的末端R处，让A球仍从同一高度处由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次．A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图2所示，其中米尺的零点与O点对齐． ①碰撞后A球的水平射程应取_____________cm． ②本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度．下面的实验条件中，可能不能使小球飞行的水平距离的大小表示为水平初速度大小的是__________________． A．使A、B两小球的质量之比改变为5：1 B．升高小球初始释放点的位置 C．使A、B两小球的直径之比改变为1：3 D．升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度 ③利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量与碰撞后的总动量的比值为_________．（结果保留三位有效数字） 2．如图甲所示，某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：小车a的前端粘有橡皮泥，推动小车a使之做匀速运动后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。在小车a后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为，长木板下垫着小木块以平衡摩擦力。 （1）若已测得打点的纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距（已标在图上），A为运动的起点，则应选________段来计算a碰撞前的速度，应选________段来计算a和b碰后的共同速度。（以上两空均填“AB”“BC”“CD”或“DE”） （2）已测得小车a的质量，小车b的质量，则碰前________；碰后________。 3．如图所示为验证动量守恒定律的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下： (1)调节气垫导轨成水平状态； (2)轻推滑块A，测得A通过光电门G1的遮光时间为t1； (3)A与B相碰后，B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和t3。 回答下列问题： ①实验中选择mA大于mB的目的是：______________________________。 ②利用所测物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为：________________。 4．如图所示，某同学利用光电门、斜面、弹簧、滑块、小球等装置设计了一个实验，验证动量守恒定律。主要操作步骤为： ①将光电门固定在光滑水平桌面上； ②用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量、； ③在桌面右边的地面上铺白纸，白纸上面放上复写纸； ④在a和b之间放一锁定压缩的轻弹簧，将系统静止放置在平台上； ⑤解除锁定，a、b瞬间被弹开，记录a通过光电门时挡光片的遮光时间t； ⑥记录b落在地面上的点M，用刻度尺测出其到桌面高度h和落地点M到桌子边缘的水平距离s。 已知挡光片宽度为d、重力加速度为g，请回答下列问题： （1）滑块a经过光电门时的瞬时速度___________（用题干中字母表示）； （2）小球做平抛运动的初速度___________；（用题干中字母表示）； （3）若a、b在解除锁定过程中动量守恒，需满足的关系式是___________（用题干中字母表示）。 （4）写出一条减小实验误差的方法：___________ 5．某次实验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图所示。 已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0~80 cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x=10 cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的___________时刻，A、B两滑块质量比_______。 6．用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2.在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2 ，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平木板P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。 （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON ①本实验必须满足的条件是___________ A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端必须是水平的 C．小球1每次必须从同一位置由静止释放 ②实验器材准备时，为确保小球1碰后不弹回，要求m1________m2（选填“>”、“<”、“=”） ③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：OP=________ ；（用m1、m2、OM、ON表示） （2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的是________。 7．某学习小组为了探究碰撞中的不变量，设计了如下方案：如图所示，斜面与水平面平滑连接，先将质量为M的滑块A从斜面上某位置由静止释放，测量出滑块在水平面上滑行的距离；接着将质量为m、相同材料（粗糙程度相同）的小滑块B放在斜面底端的水平面上，再让A从斜面上同一位置由静止释放，A与B碰撞后，测量出各自沿水平面滑行的距离、，实验中，重力加速度为g。 (1)若满足关系式______，则验证了A和B的碰撞中质量和速度的乘积之和保持不变（用题目中给出的物理量表示）； (2)若满足关系式______，则验证了A和B的碰撞中动能保持不变（用题目中给出的物理量表示）； (3)若水平面稍有倾斜，本实验______ A．无法验证质量和速度的乘积之和保持不变 B．仍可以验证质量和速度的乘积之和保持不变 C．满足质量和速度的乘积之和保持不变的关系式将改变 8．“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示，即研究两个小球在轨道水平部分末端碰撞前后的动量关系。已知入射小球A和被碰小球B的质量分别为、。 ①本实验中，要求满足的条件不必要的是______（填选项前的序号）。 A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线是水平的 C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放 D．入射球与被碰球质量要满足 ②实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过测量______（填选项前的序号），间接地解决这个问题。 A．小球开始释放的高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的水平射程 ③在误差允许范围内，要验证的两个小球碰撞前后动量守恒方程式是____________。 9．验证动量守恒的实验可以在如图1所示的气垫导轨上完成，其中左、右两侧的光电门可以记录遮光片通过光电门的挡光时间。实验前，测得滑块A（连同其上的遮光片）的总质量为、滑块B（连同其上的遮光片）的总质量为，两滑块上遮光片的宽度相同。实验时，开启气垫导轨气源的电源，让滑块A从导轨的左侧向右运动，穿过左侧光电门与静止在两光电门之间的滑块B发生碰撞。 （1）关于实验，下列说法正确的是________。 A．本实验应调整气垫导轨使其保持水平 B．两滑块的质量应满足 C．需要用刻度尺测量两光电门之间的距离 D．需要用秒表测定滑块上的遮光片经过光电门的时间 （2）在某次实验中，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。 左侧光电门 右侧光电门 碰前 无 碰后 在实验误差允许范围内，若满足关系式________，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒（用测量的物理量表示）；若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则以下关系式中正确的是________。 A．    B． C．        D． （3）某同学观察到，在台球桌面上，台球m以初速度和静止的球M发生斜碰时，碰后两球的速度方向将不在同一直线上，如图2所示。已知两球大小相同，质量相等，若两球碰撞过程无能量损失，碰后两球速度方向与初速度的夹角分别为和，则和满足的关系为________。 10．某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于O点，使小球1的球心到悬点O的距离为L，被碰小球2放在光滑的水平桌面上．将小球1从右方的A点（OA与竖直方向的夹角为α）由静止释放，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球1继续向左运动到C位置，小球2落到水平地面上到桌面边缘水平距离为s的D点． （1）实验中已经测得上述物理量中的α、L、s，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有________________________________________________（要求填写所测物理量的名称及符号）． （2）请用测得的物理量结合已知物理量来表示碰撞前后小球1、小球2的动量：p1= _____；p1′= ______；p2= _____ ；p2′= ____ ． 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 《2026年8月16日高中物理作业》参考答案 1． ①14.45－14.50 ②C ③1.01－1.02 【详解】①根据图像得，A球落点应取所有点迹组成小圆的圆心，A球的水平射程为14.45－14.50cm ②A.改变小球的质量比，小球仍做平抛运动，竖直方向高度不变，飞行时间不变，水平距离与水平速度成正比，A错误． B.升高小球的初始释放点，小球仍做平抛运动，竖直方向高度不变，飞行时间不变，水平距离与水平速度成正比，B错误． C.改变小球直径，两球重心不在同一高度，飞行竖直高度不同，时间不同，水平距离与水平速度不再成正比，C正确． D.升高桌面高度，小球仍做平抛运动，竖直方向高度不变，飞行时间不变，水平距离与水平速度成正比，D错误． ③根据平抛运动，竖直方向，水平，根据题意得：，联立解得：（1.01-1.02） 2． BC DE 0.420/0.42 0.417 【详解】（1）[1][2]推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，之后在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，但共同运动的速度大小应小于小车碰撞前做匀速运动的速度，故应选DE段来计算碰后共同的速度。 （2）[3][4]由图可知 , 碰前小车的速度为 碰前的总动量为 碰后小车的共同速度为 碰后的动量为 3． 保证碰撞中滑块A不反弹 mA＝mA＋mB 【详解】①[1] 为了A、B碰撞时A不反弹，需满足A的质量大于B的质量。 ②[2] 碰撞前的总动量为： 碰撞后的总动量为： 则动量守恒的表达式为： 4． 可以减小挡光片的宽度，从而使a经过光电门的速度更精确。 【详解】（1）[1]解除锁定后，a向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a经过光电门的速度为 （2）[2]由题意可知，b竖直下落做自由落体运动，根据自由落体运动规律，有 则初速度为 （3）[3]由动量守恒定律，可得 即 （4）[4]可以减小挡光片的宽度，从而使a经过光电门的速度更精确。 5． 2.5T 2：3 【详解】[1] 由图可知，前两次闪光中A的位移相同，且每个T内运行20cm，AB不可能相碰；而B开始时静止在60cm处，故可知，A在第1次闪光后的2.5T时发生碰撞。 [2]因此两滑块在60.0cm处发生碰撞，碰撞前滑块A的速度为 则碰撞后滑块A的速度为 碰撞后滑块B的速度为 由动量守恒定律有 带入数据可得 6． BC/CB > B 【详解】（1）[1]A。因小球在斜槽末端的速度与平抛的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑对该实验影响不大，故A错误； B．斜槽末端保持水平，是为了保证它们在水平碰撞后做平抛运动，故B正确； C．小球1每次必须从同一高度释放，保证尽可能每次碰撞情况相同，故C正确； 故选BC。 [2] 为确保小球1碰后不弹回，要求m1＞m2 [3] 小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直方向满足 下落高度一定，运动时间相同；水平方向满足 水平位移与平抛初速度成正比，两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 即 （2）[4]两球碰撞，动量守恒，有 ……① 则 故排除A。 碰撞过程中有能量损失，则 ……② 设单个格子的长度为a，则BC三个图中，、、的长度分别为 OP OM ON B 10a 7a 8a C 9a 7a 25a 分别代入方程①②可得，B图满足。 故选B。 7． B 【详解】(1)[1]由牛顿第二定律可知，两滑块在水平面上滑行时的加速度相同，均为 由速度和位移关系可得解得 即速度v与成正比，若A和B的碰撞过程中，质量和速度的乘积之和保持不变，则 (2)[2]若A和B的碰撞过程中，动能保持不变，则有 把速度的表达式代化简可得 (3)[3]若水平面稍有倾斜，因滑块受力产生的加速度仍为定值，故速度和仍成正比，根据以上分析可知，仍然可以验证质量和速度的乘积之和保持不变。 8． A C 【详解】（1）[1]A．“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误； B．要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确； C．要保证碰撞前速度相同，所以每次入射球都要从同一高度由静止滚下，故C正确； D．为了保证小球碰撞是对心碰撞，且碰后不反弹，要求 故D正确。 本题选不正确的，故选A。 [2]要验证动量守恒，则验证 小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点高度相等，在空间的运动时间相等，有 即 可知直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过测量小球的水平位移代替初速度。 故选C。 [3]在误差允许范围内，要验证的两个小球碰撞前后动量守恒方程式是 9． A BD/DB 【详解】（1）[1]A．本实验需要验证动量守恒定律，因为动量守恒的条件是合外力为零，本实验是通过气垫导轨把两个滑块托起，使两个滑块不受摩擦力，故本实验应调整气垫导轨使其保持水平，故A正确； B．碰后两滑块可以向相反方向运动，所以不需要满足，故B错误； C．本实验的原理是探究碰撞前滑块的动量等于碰后滑块的动量，所以需要测量碰撞前后小滑块的速度，故不需要测量两个光电门之间的距离，故C错误； D．滑块上的遮光片经过光电门的时间光电门就可以测出来，所以不需要用秒表测量时间，故D错误。 故选A。 （2）[2]由于右侧光电门碰前无示数，碰后两个光电门都有示数，所以两滑块碰撞后速度方向向反；滑块上遮光片宽度较小，因此可认为滑块挡光的平均速度近似等于其瞬时速度；设挡光片的宽度为d，以向右为正方向，根据动量守恒定律有 即 [3]只要验证该式是否成立，即可验证两滑块碰撞前后的总动量是否守恒； 碰撞前系统的动能为 碰后系统的动能为 若两滑块的碰撞满足 即 根据数学知识将 ， 整理可得 即验证了两滑块的碰撞为弹性碰撞。 故选BD。 （3）[4]两球碰撞遵循动量守恒，碰前动量沿水平向右，所以碰后垂直于初速度方向的动量为零，又因为两球质量相等，所以 联立解得 所以 10． 小球1的质量m1，小球2的质量m2，桌面高度h，OC与OB间的夹角β; ; ; ; ; 【详解】（1）为了验证两球碰撞过程动量守恒，需要测量两小球的质量，小球1质量，小球2质量，小球1碰撞前后的速度可以根据机械能守恒定律测出，所以还需要测量OC与OB夹角，需要通过平抛运动测量出小球2碰后的速度，需要测量水平位移s和桌面的高度h． （2）小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得 解得 则 小球A与小球B碰撞后继续运动，在A碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得 解得 则 碰前小球B静止，则； 碰撞后B球做平抛运动，水平方向 竖直方向 联立解得 则碰后B球的动量 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $