1.4 实验验证动量守恒定律练习题

第4课实验：证量恒律备业一单1北京高二期末）在做验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m，被碰球b的质为m各小球的落地点如图所示，关于这个实验，下列说法正确的是（）A．入射球与被碰球最好采用大相同、质量相等的小球B．每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下C．要验证的表达式是·=m·+mOPD．要验证的表达式是·=m·+mON【答案】【解析】A．为了让两个小球发对心碰撞，两球的直径应相等，为了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，A错；B．为保证球每次碰撞前速度相，每次应使入射小球从斜槽上同一位置由静止滚下B错误CD．没有放被碰球时，入射小球落在P位，有被碰球时，入射球a落M点，碰球b落在N点，们抛出点高度相同，它们在空中运动的时间相等，如果碰撞过程动量守恒，则mv1122两边同时乘以时间，可得mttt112

即要验证的表达式mOP·+m·C错，正确故选D。2.（2020·北京高三二模）采用如图所示的实验装置进行验证动量守恒定律（图中小球半径相同质量均已知，且m>m列法正确的是（）A．实验中要求轨道末端必须保水平B．实验中要求轨道必须光滑C．验证动量守恒定律，需测量OB、、和ON的距离D．测量时发现N点偏OMP条直线，直接测量ON离不影响实验结果【答案】【解析A．要想用水平的距离表示小球平抛出时的速度的大小，则必须要求小球做平抛运动，实验中要求轨道末端必须保持水平，选项A确；B．每次实验时只要保证每次小从斜轨道上滑下到水平位置时的速度一样就可以了，所以不必要求轨道必须光滑，选项B错误C．验证动量守恒定律，不需要量的度，因为小球下落相高度的时间是相等的，在列式子时，这个时间能被约掉，而、和的离是需要测量的，选项C错误；

D．测量时发现N点偏OMP条直线，则应该过N点OM条直线做垂线，测量垂足N′到O点的离才可以，直接测量ON距离会影响实验结果，选项错误故选A。3.（2020·四高三三模）在探下列四个定律的实验中，哪个定律不是直接通过控制变量法探究得出的（）A．牛顿第二定律

B．电阻定律C．欧姆律D动量守恒定律【答案】【解析】在研究物理学中多变量问题时，把多变量的问题变成多个单变量的问题，每一次只改其中的某一个变量，而控制其余几个变量不变，从而研究被改变的这个变量对事物的影响，分别加以研，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。A通研究物体的加速度a与力F质量m的系得出牛顿第二定律要用到控制变量法故A错；B．通过研究导体电阻的小导体的长度l、横截面S材料的关系，得出电阻定律，需要用到控制变量法，故B错；C．通过研究电流I与电阻R电压的系，得出欧姆定律，需要用到控制变量法，故C错误D．探究动量守恒定律时，只需测量出两物体的质量和两物体碰撞前后的速度，再将数据代入各个猜想的等式中，观察哪个等式成立即可，不需要控制某些物理量不变，即不用控制变量法，故D正。故选D。4.（2019·江门市第二中学高二月考在用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验时，入小球的质量为m，被小球b质量为m，球的半径为r，各小球的落地点如图所，下列关于这个实验的说法正确的是（）

A．入射球与被碰球最好采用大相同、质量相同的小球B．让入射球与被碰球连续次碰，每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下C．要验证的表达式是D．要验证的表达式是

mONOP12mOMON1【答案】【解析A．入射球与被碰球最好采用半径大小相同、入射球的质量大于被碰球的质量，以防止射球碰后反弹，选项A错；B．让入射球与被碰球连续次碰，每次都要使入射小球从斜槽上相同的位置滚下，以保证每次碰撞的初速度相同，选项B错；CD．要验证的表达式是mv1122由于小球做平抛运动，下落的高度相同，时间相同，则水平位移与水平速度成正比，则表达式写成mOMON1故选项C错，正。故选D。北京八中高三月考利用实验研究两个金属小球a的碰撞。如图所,斜槽固定在平台上，使斜槽的末端水平。让质量较大的小球a入射小球从槽上滚下,跟放在斜槽末的大小相同、质量较小的小球b(被碰小球发正碰。两个金属小球的碰撞视为弹性碰撞。下列说法正确的是（）

2020A．碰后小球a的速度大于小球b的度B．碰后小球b的动量等于碰前小球a的动量C．只增大入射小球的量，碰后两球落地点O的离均增大D．如果碰撞过程是非弹性碰撞则碰撞过程两球动量不守恒【答案】【解析A．碰后小球a的水射程小于小球b水平射程，则碰后小球的度小于小球b的度，选项A错；B．碰撞过程中a的动一部分给b，则碰后小球b的量小于前小球a的量，选项B错误C．设两的质量分别为m和，前的度v；则碰撞过程满足：mv11221mvmv22

解得v

vmm12则只增大入射小球a的质量，碰两球的速度v和v均大，即落地点到O的离均增大，选项C正；D．如果碰撞过程是非弹性碰撞则碰撞过程两球动量仍守恒，选项D错；故选C.6.在用气垫导轨探究碰撞中的不量时，不需要测量的物理量是（）A．滑块的质量C．挡光片的宽度

B．挡光的时间D．光电门的高度

【答案】【解析】要验证动量守恒即要验证碰撞之前的总动量和碰撞之后的总动量，即mv的量不变，因质量需要测量，由通过光电门的速度

v

t

可知需要测量挡光的时间和当光片的宽度，因此误正确7.关于“探究碰撞中的不变量”验，下列说法不正确的是（）A．实验要求碰撞一般为一维碰B．实验中的不变量是系统中物各自的质量与速度的乘积之和C．只需找到一种情境的不变量可，结论对其他情境也同样适用D．进行有限次实验找到的不变，具有偶然性，结论还需要实践检验【答案】【解析】这实验是在一维碰情况下设计的，其他非一维碰撞情况未做探究，选项A正；B.系统中物体各自的质量与速度乘积之和在碰撞前后为不变量，选项B正确；C.不变量应是在各种情境下都不的量，具有普遍性，在一种情境下满足的不变量，对其他情不一定适用，C错误D.进行有限次实验找到的不变量具有偶然性，结论还需要在其他情境下进行检验D正.故选C.8.在利用悬线悬挂等大小球探究撞中的不变量的实验中，下列说法不正确的()A．悬挂两球的细绳长度要适当且等长B．由静止释放小球，以便较准计算小球碰前速度C．两小球必须都是钢性球，且量相同D．两小球碰后可以粘在一起共运动【答案】

【解析】两小球无论是弹性球还是非弹性球动量都是守恒的，且两个球的质量不一样碰撞时动也守恒，因此不需要两球的质量一定相同C错。四成都外国语学校二开学考试子弹从水平方向飞来打穿一放在光滑的水平面上的木块。关于此过程，对子弹和木块组成的系统，以下看法正确的是（）A．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒【答案】【解析】以子弹与木块组成的系统为研究对象，在子弹射穿木块的过程中系统所受合外力为零故系统动量守恒；在该过程中要克服阻力做功系统机械能减少，故系统机械能不守.B．描述与分析相符，故B正确二多10．如图所示为“探究碰撞中的变量”的实验装置示意图在本实验中，实验必须要求的条件（）A．斜槽轨道应尽可能光滑B．斜槽轨道末端的切线水平C．入射小球每次都从斜槽上的一位置无初速度释放D．入射小球与被碰小球满足【答案】BCD

mm，rr0a

【解析AC.要求碰撞时入射小的速度不变，应使入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放，对斜槽轨道光滑程度没有要求，选项A错，正确B.此实验要求两小球平抛，所以使斜槽末端的切线水平，选项B正；D.为使入射小球能落到地小球不回，且碰撞时为对心正碰，应使

m，且rrabb

，选项D正.故选BCD。11.（2020·河北新华石家庄二高一期末证量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法，两个实验装置的区别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱（通过调整，使两球的球心在同一水平线上，上面的小球被碰撞离开后，支柱立即倒下中有支柱，图甲中的入小球A和被碰小球B做抛运动的抛出点分别在通过O、′的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置的质量为m，球B的量为m）较这两个实验装置，下列说法正确的是（）A．采用图甲的实验装置时，需测出两小球的直径B．采用图乙的实验装置时，需测出两小球的直径C．采用图乙的实验装置时，斜轨道末端的切线要求水平，而采用图甲的实验装置时则不需要D．为了减小误差，无论哪个图都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下【答案】AD【解析】．采用图甲的实验装时，重锤线只确定了碰撞后入射小球A做抛运动水平位移的起，需测出两小球的直径确碰撞后碰小球B做抛运动水平位移的起点′从而测量两者碰撞后做平抛运动的水平位移，故A项确；B．采用图乙的实验装置时，两球碰后做平抛运动水平位移的起点均为O，不需要测出两小球的直径即可测量两者碰撞后做平抛运动的水平位移，故项错；

C用图甲或图乙的实验装置时轨道末端的切线均要求水平小离开轨道后才能做平运动，故C项误；D．为了减小误差，无论哪个图都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下，这样入射球每次碰撞前的速度才相同，故D项正确。故选AD。（2020·龙江大庆铁人中高三其他做“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示．图斜槽与水平槽平滑连接，按要求安装好仪器后开始实验．先不放被碰小球，使入射球从斜槽上的M点静滚下落地，重复实验若干次；然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的前端边缘N处槽)，使入射球从斜槽上的M点由静止滚下．重复实验干次，并在白纸上记录下重锤在记录纸上的竖直投影点和每次实验时小球落点的平均位置，从左至右依次为O、、、C点测得两小钢球直径相等，入射小球和被碰小球的质量分别为m、，且=2。下列有关本实验的说法中正确的有（）A．未放被碰小球和放了被碰小时，入射小球m的落点分别为、B．未放被碰小球和放了被碰小时，入射小球m的落点分别为、C．未放被碰小球和放了被碰小时，入射小球m的落点分别为、D在差允许的范围内若测|OC||则明碰撞过程中由mm两组成的系统满足动量守恒定律【答案】BD【解析】未被碰小球和放了被碰小球

m2

时，入射小球

m1

的落点分别为B，AC错误B正；

D.设入射小球在初速度是

，碰撞后的速度是

v1

，被碰小球的速度是

v

，则mmvv1112设由于

m，则有2121

2

，设平抛的时间是：则't，'t，OBt11所以：若系统碰撞的过程中动量守恒，则满足OCD正．故选BD。三填题（2019·苏如皋高二月考某学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测，验证木块间相互作用时动量守恒．（1该同学还必须有的器材___________．（2需要直接测量的物理(写相应的名称及符)______（3用所得数据验证动量守恒关系式___________（4桌面左右两端间的距离，实验结果的准确选“有”或“无”影响．【答案刻度尺天平

两木块的质量m和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距

mx

＝m

无【解析[1][2]本实验需要验的方程为

0mv12

，而速度需要根据公式

v

xt

求解，为抛动的水平位移因此需要直接测的量为两木块的质量mm和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离xx，需的仪器为刻度尺和天平；[3]根据公式0mv12

和

v

xt可得本次要验证的公式为mx＝m[4]由于这一系统置于光滑的水桌面上，因此水平方向速度不变，故桌面左右两端间的距离，对实验结果的准确性无影响。四实题14江高一期末某学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”实验，气导轨装置如图甲所示，实验所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。下面是实验的主要步：A．安装好气垫导轨，调节气垫轨的调节旋钮，使导轨水平B．向气垫导轨空腔内通入压缩气C．把打点计时器固定在紧靠气导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架，固定在滑块的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向D．使滑块1挤导轨左端弹射架上的橡皮，把滑块放气垫导轨的中间

E．先接通打点计时器的电源，打点计时器工作稳定后释放滑块1，让滑块1带纸一起运动，运动一段时间后与滑块2碰撞并粘在一继续运动，打点计时器打出的纸带如图乙所示。已知滑块1的量为200g，滑块（包括橡皮泥）的质量为100g，打点计时器每隔0.02s打个。通过计算可知，两滑块相互作用前系统的总动量______kg·m/s；滑块相互作用以后系统的总动量______kg·m/s。两结果不完全相等的要原因______算结果均保留三位有效数字）【答案】0.3020.300

滑块运动的过程中受到阻力【解析[1]放开滑块1后滑1做匀速运动，跟滑块2生碰撞后跟2一做速运动，根据纸带的数据得，碰撞前滑块1的量为mv11

0.151

0.302kg滑块2的动为零，所以碰撞前的总动量为0.302kg•m/s.[2]碰撞后滑块1速相等，以碰撞后总动量为)v0.1)12

0.14

[3]结果不完全相等是因为纸带打点计时器限位孔有摩擦力的作用。（2020·浙江高二期末）如为“探究碰撞中不变量”的实验装置，实验中选取两个半径相同质量不等的小球，按下面步骤进行实验：

①用天平测出两个小球的质量分别为

m和

；②安装实验装置，将斜槽固在桌边，使槽的末端线水平，再将一斜面BC连在斜槽末端；③先不放小球，小从斜槽顶端处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置；2④将小球m放斜槽末端处让小球2

m1

从斜槽顶端处由静止释放球发生碰撞标记小

m1

、m2

在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端的离。图中、、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、

到B点距离分别为、S、。MP依据上述实验步骤，请回答下面问题：(1)两小球的质量

m、

应满足

m

________

m（写“(2)BC斜的倾角________填写“需要”或“不需要出；(3)用实验中测得的数据来表示只要满足关系________就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；(4)某同学想用上述数据来验证撞前后机械能是否守恒，是否可行________若行写出需要验证的关系式_________。【答案】

不需要

mm11M2

可行

SmSmSPM

【解析】(1)[1]为保证碰后一向前运动，入射球的质量必须要大于被碰球的质量，即必须满足m12由

m12

，两球碰撞后，的度比m自由滚下时的速度还要大，m的度减小，因此m落211到M点，m落到N点2设斜面倾角为

，物体落到斜面上距离抛出点S时根据平抛运动

1011210112Ssin

cos

vt整理得v

Sg22sin

①碰撞过程中满足动量守恒mm112

②小球都做平抛运动，由①式结论可得v0

SgP2sin

2

，v1

SM2sin

2

，v2

Sg(cosN2sin

2代入②式整理得mS11M2则不需要测量斜面的倾角θ；由2)的析可知，只要满足关系式mS11M2就能说明两球