课时跟踪检测(42) 验证动量守恒定律(Word练习)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习

**基本信息** 聚焦动量守恒定律验证实验，通过4类典型装置构建"原理-操作-数据处理"完整方法体系，渗透科学探究与科学思维素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |气垫导轨|1题|压力传感器示数→弹簧形变量→速度计算|弹性势能与动能转化推导动量守恒表达式| |小车碰撞|1题|遮光片测速+平衡摩擦力判断|质量相等时弹性碰撞速度交换规律应用| |轨道滑块|1题|摩擦因数相同条件下位移替代速度|匀减速运动规律简化动量守恒验证| |斜槽小球|1题|平抛运动水平位移替代速度|弹性碰撞中动量与机械能守恒联立推导|

课时跟踪检测(四十二)　验证动量守恒定律 1.(6分)某同学用如图所示气垫导轨和压力传感器验证动量守恒定律,实验步骤如下: ①用托盘天平测出两滑块A、B的质量分别为m1、m2(B左侧连接一轻弹簧); ②将B右移,压缩右侧弹簧至一定长度,然后由静止释放B,使得B与A碰撞后反弹; ③记录下B释放时右侧压力传感器初始示数F0及B与A碰撞后左侧压力传感器最大示数F1和右侧压力传感器最大示数F2(确保A和B在与传感器碰撞前仅发生一次碰撞); 两侧弹簧的劲度系数都为k,弹簧弹性势能的表达式为Ep=kx2,其中x为弹簧的形变量。 (1)还需要进行的实验操作有　　　。(2分)  A.测量弹簧的原长 B.在使用之前将压力传感器调零 C.测出初始时A、B到左右两侧压力传感器的距离 D.记录下A、B碰撞后压缩左右两侧压力传感器到最大示数的时间 (2)B碰前初速度为　　　　　(用题目所给字母表示)。(2分)  (3)实验要验证的动量守恒表达式为　　　　　。(2分)  A.=- B.=- C.F0m2+F2m2=F1m1 D.F0+F2=F1 2.(8分)(2025·广东高考)请完成下列实验操作和计算。 (1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中,用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图(a)所示,读数为　　　　mm。(2分)  (2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能,装置如图(b)所示,图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成,且轨道乙倾角较大。 ①选取相同的两辆小车,分别安装宽度为1.00 cm的遮光条。 ②轨道调节 调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放,若测得小车通过光电门A和B的　　　　　　　　,证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。(2分)  ③碰撞测试 先将小车1静置于光电门A和B中间,再将小车2在M点由静止释放,测得小车2通过光电门A的时间为t2,碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2　　　　t1(填“>”“<”或“=”),可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。(2分)  ④吸能材料性能测试 将吸能材料紧贴于小车2的前端,重复步骤③。测得小车2通过光电门A的时间为10.00 ms,两车碰撞后,依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00 ms、30.00 ms,不计吸能材料的质量,计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为　　　　(结果保留2位有效数字)。(2分)  3.(8分)(2025·安徽黄山期末)一同学准备了两个完全相同的小物块A、B以及一根长轨道、一把刻度尺,长轨道一端倾斜,其余部分为水平直轨道,倾斜部分与水平部分平滑连接,轨道各处粗糙程度可认为相同,整个轨道始终在同一竖直面内。该同学借助这些器材设计“验证动量守恒定律”实验,设计步骤如下: ①将轨道固定在水平地面上,并在倾斜部分和水平部分适当位置分别做标记点P、Q,如图所示; ②将小物块A从标记点P由静止释放,经过标记点Q后停在水平直轨道上的M点; ③将小物块B放置在标记点Q,将小物块A仍从标记点P由静止释放,物块A、B碰撞后最终分别停在水平轨道上的N点、K点; ④用刻度尺测量QM、QN、QK线段的长度分别为x0、x1、x2。 (1)若发现小物块A停止位置M点很远,长度超过刻度尺一次性测量的范围。要使QM线段的长度在刻度尺测量范围内,下列操作可行的有　　　　(填字母)。(2分)  A.降低标记点P的高度 B.改用同种材料但质量更大的物块 C.改用与轨道间动摩擦因数更大材料的物块 (2)等式　　　　　　　　　成立,可验证小物块A、B碰撞过程动量守恒。若两个小物块与轨道间的动摩擦因数不同,此等式是否成立?　　　　(选填“是”或“否”)。(4分)  (3)碰撞后,小物块A是否会被弹回?　　　　(选填“是”或“否”)。(2分)  4.(10分)(2025·浙江温州三模)两组同学利用不同的实验器材进行碰撞的实验研究。 (1)第一组同学利用气垫导轨进行“探究碰撞中的不变量”实验。 ①用螺旋测微器测得遮光片的宽度如图乙所示,读数为　　　　mm。(2分)  ②若要求碰撞过程动能损失最小,则应选图丙中的　　　(填“A”或“B”,A中两滑块分别装有弹性圈,B中两滑块分别装有撞针和橡皮泥)。(2分)  (2)第二组同学采用如图丁所示装置进行“验证动量守恒定律”实验。 先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下,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b球静止放在斜槽轨道水平段的最右端,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。多次实验完成后,用一个尽量小的圆把多次落点圈在其中,其圆心为落点的平均位置。图丁中A、B、C是各自10次落点的平均位置。 ①下列说法中符合本实验要求的是　　　　　(多选)。(2分)  A.两球相碰时,两球心必须在同一水平面上 B.需要使用的测量仪器有秒表和刻度尺 C.安装轨道时,轨道末端必须水平 D.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放 ②用最小圆的圆心定位小球落点,其目的是减小　　　　　　(选填“偶然误差”或“系统误差”)。(2分)  ③测出小球抛出点在桌面上的投影点O到点A、B、C的距离,分别记为OA、OB、OC,若两球发生弹性碰撞,则OA、OB、OC之间一定满足关系式　　　　。(2分)  A. OB=OC-OA　　　　B.2OB=OC+OA C.OB=OC-2OA 答案 课时跟踪检测(四十二) 1.解析:(1)本实验中弹簧形变量可由压力传感器示数除以弹簧劲度系数求出,故不需要测量弹簧原长,故A错误;在使用之前将压力传感器调零,为后续实验和测量工作打下基础,故B正确;初始时A、B到左右两侧压力传感器的距离与压缩弹簧所需时间对实验没有影响,不需要测量,故C、D错误。 (2)释放B前,弹簧的弹性势能为Ep0=k=k=,释放B后,弹簧的弹性势能转化为B的动能,有=m2,解得B碰前初速度为v0=。 (3)同理可知,A、B碰撞后的速度分别为v1=,v2=,以水平向左为正方向,根据动量守恒定律得m2v0=m1v1-m2v2,整理可知需要验证的表达式为F0+F2=F1,故选D。 答案:(1)B　(2)　(3)D 2.解析:(1)由题图(a)可知,小球的直径为D=8 mm+26.0×0.01 mm=8.260 mm。 (2)②若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力,小车将在轨道甲上做匀速直线运动,通过两个光电门的速度相等,即通过光电门A和B的时间相等。 ③若两个小车发生弹性碰撞,由于两个小车的质量相等,则碰撞后两个小车的速度交换,即碰撞后小车1的速度等于碰撞前小车2的速度,则有t2 = t1。 ④根据题意可知,碰撞前小车2的速度为v0== m/s=1 m/s,碰撞后,小车1和小车2的速度分别为v1== m/s,v2== m/s,则碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为==≈0.56。 答案:(1)8.260(8.259~8.261均可) (2)②时间相等　③=　④0.56 3.解析:(1)若发现A停在轨道上很远处,则可以减小碰前小物块A的速度或者增大小物块A在长直轨道上的加速度,故选A、C。 (2)若小物块A、B碰撞过程满足动量守恒定律,有mv0=mvA+mvB,碰撞前后小物块A、B在长直轨道上做匀减速运动,加速度均相同,有m=m+m,化简得=+,若A、B与轨道间的动摩擦因数不同,此等式不成立。 (3)当小物块A、B发生弹性碰撞时,小物块A碰撞后静止在Q点,所以小物块A碰后不会被弹回。 答案:(1)AC　(2)=+　否 (3)否 4.解析:(1)①螺旋测微器的精确值为0.01 mm,由题图乙可知遮光片的宽度为d=1 mm+19.7×0.01 mm=1.197 mm。 ②若要求碰撞过程动能损失最小,则两滑块应发生弹性碰撞,应选分别装有弹性圈的两滑块。故选A。 (2)①为了保证两球发生对心正碰,两球相碰时,两球心必须在同一水平面上,故A正确;因为两小球做平抛运动的下落高度相同,所用时间相同,所以可以用小球的水平位移代替抛出时的初速度,则不需要用秒表测时间,故B错误;为了保证小球抛出后做平抛运动,安装轨道时,轨道末端必须水平,故C正确;为了保证入射小球每次碰撞前瞬间的速度相同,在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放,故D正确。 ②用最小圆的圆心定位小球落点,其目的是减小偶然误差。 ③设入射小球碰撞前瞬间的速度为v0,入射小球和被碰小球碰撞后瞬间的速度分别为v1、v2,根据动量守恒定律可得m1v0=m1v1+m2v2,若两球发生弹性碰撞,根据机械能守恒定律可得m1=m1+m2,联立可得v0+v1=v2,由于两小球做平抛运动的下落高度相同,所用时间相同,则有v0t+v1t=v2t,可得OB+OA=OC,即OB=OC-OA,故选A。 答案:(1)①1.197(1.196~1.198均可) ②A　(2)①ACD　②偶然误差　③A 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $