高中物理4 实验：验证动量守恒定律习题

1.4实验：验证动量守恒定律同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共13题）

1．在探究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．欧姆定律 D．动量守恒定律

2．在用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验时，入射小球a的质量为m1，被碰小球b的质量为m2，小球的半径为r，各小球的落地点如图所示，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小相同、质量相同的小球

B．让入射球与被碰球连续10次相碰，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

3．一质量为 200kg 的小船静止在平静的水面上，小船长度为 2m．质量为 50kg的小孩从船头走到船尾．若不考虑船运动过程中水对船的阻力，则人从船头走到船尾的过程中

A．人与船可以向相同方向运动

B．船的速率始终是人的速率的 4 倍

C．人对地发生的位移大小为 1.6m

D．船对地发生的位移大小为 1.6m

4．在用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，不需要测量的物理量是（ ）

A．滑块的质量 B．挡光的时间

C．挡光片的宽度 D．光电门的高度

5．在实验室里为了验证动量守恒定律，可以采用如图所示的装置。若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则（　　）

A．m1>m2，r1>r2

B．m1>m2，r1<r2

C．m1>m2，r1=r2

D．m1<m2，r1=r2

6．在研究碰撞中的动量守恒的实验中，下列操作不正确的是（       ）

A．改变入射小球的释放高度，多次释放，测出每次的水平位移，求出平均值，代入公式计算

B．入射小球应始终保持在同一高度释放

C．球相碰时，两球的球心必须在同一水平高度上

D．重复从同一高度释放入射小球，用一个尽量小的圆将其各次落点圈在其中，取其圆心作为小球落点的平均值

7．在验证动量守恒定律的实验中，下列说法中正确的是（　　）

A．斜槽有摩擦对实验结果有较大的影响

B．需要测量斜槽末端到水面地面的高度

C．需要测量a球释放点到斜槽末端的高度差来计算碰撞前的速度

D．a球释放点越高，两球相碰时相互作用的力越大，实验误差越小

8．利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验时，不需要测量的物理量是（　　）

A．滑块的质量 B．挡光时间

C．挡光片的宽度 D．滑块移动的距离

9．如图为验证动量守恒实验装置图.先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，然后把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复.根据水平地面记录纸上落点痕迹的照片，估算小球m2与m1的质量之比（       ）

A．0.17 B．4.0 C．0.62 D．0.8

10．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，有质量相等的甲乙两摆球，摆长相同，乙球静止在最低点，拉起甲球释放后与乙球刚好正碰，碰后甲球静止，乙球摆到与甲球初始位置等高．现换为同质量的两个粘性球，重复以上操作，碰后两球粘合在一起运动，则：

A．两次碰撞的整个过程中机械能不可能守恒

B．第一次两球碰撞瞬间的前后，动量守恒，机械能不守恒

C．第二次两球碰撞瞬间的前后，动量守恒，机械能不守恒

D．第一次碰撞中，从甲球开始下落到乙球上升到最高点过程中动量守恒

11．某同学用半径相同的两个小球、来研究碰撞问题，实验装置示意图如图所示，点是小球水平抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让入射小球多次从斜轨上的某确定位置由静止释放，从水平轨道的右端水平抛出，经多次重复上述操作，确定出其平均落地点的位置；然后，把被碰小球置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上的同一位置由静止释放，使其与小球对心正碰，多次重复实验，确定出、相碰后它们各自的平均落地点的位置、；分别测量平抛射程，和，已知、两小球质量之比为6︰1，在实验误差允许范围内，下列说法正确的是（　　）

A．、两个小球相碰后在空中运动的时间之比为

B．、两个小球相碰后落地时重力的时功率之比为

C．若、两个小球在碰撞前后动量守恒，则一定有

D．若、两个小球在碰撞前后动量守恒，则一定有

12．在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，则下列说法中正确的是（     ）

A．第一、二次入射小球的落点依次是A、B

B．第一、二次入射小球的落点依次是C、B

C．第二次入射小球和被碰小球将同时落地

D．第二次入射小球和被碰小球不会同时落地

13．某同学利用如图所示的装置做“验证动量守恒定律的实验”，已知两球的质量分别为m1、m2（且m1＞m2），关于实验下列说法正确的（　　）

A．如果M是m2的落点，则该同学实验过程中必有错误

B．斜槽轨道必须很光滑

C．实验需要验证的是m1·=m2·＋m1·

D．实验需要秒表、天平、圆规等器材

二、填空题（共4题）

14．某同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弹簧，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，进行必要的测量，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是___________．

（2）需要直接测量的物理是(写出相应的名称及符号)______．

（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是___________．

（4）桌面左右两端间的距离，对实验结果的准确性_________(选填“有”或“无”)影响．

15．在用气垫导轨装置做“探究碰撞中的不变量”实验时，若要探究两滑块做反冲运动时的物理规律，应选用___________（填“甲”、“乙”或“丙”）结构的滑块。

16．某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律，装置固定在水平面上。圆弧形轨道末端切线水平，两球半径相同，两球与水平面的动摩擦因数相同。实验时，先测出A、B两球的质量m1、m2，让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放，记下其在水平面上滑行距高的平均值为L，然后把球B静置于轨道末端水平部分，并将球A从轨道上同一位置由静止释放，并与球B相碰，重复多次。已知碰后球A，B滑行距离的平均值分别为L1、L2

（1）为确保实验中球A不反向运动，则m1、m2应满足的关系是___________。

（2）若碰撞前后动量守恒，写出动量守恒的表达式：___________。

17．为了探究在碰撞中的不变量，在水平气垫导轨上放置两个质量均为的滑块，左边滑块的左端与穿过打点计时器的纸带相连，打点计时器所用电源的频率为；右边滑块上固定一宽度为的挡光板，在气垫导轨某处固定一光电门，气垫导轨正常工作后，接通打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，且左边滑块的速度较大，两滑块相碰后粘在一起继续向右运动。如图所示为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度和，光电门记录挡光板向左通过的时间为。若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为______、______；碰撞后两滑块的总动量大小为______。（以上结果均用题所给字母表示）

三、综合题（共2题）

18．用两个大小相同的小球在光滑水平上的正碰来“探究碰撞中的不变量”实验，入射小球m1 = 15g，原来静止的被碰小球m2 = 10g，由实验测得它们在碰撞前后的x – t 图象如图所示。

（1）求碰撞前、后系统的总动量p和p′；

（2）通过计算得到的实验结论是什么。

19．A、B两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞（碰撞时间极短）．用闪光照相，闪光4次摄得的闪光照片如图所示．已知闪光的时间间隔为Δt，而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0~80 cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55 cm处，滑块B恰好通过x=70 cm处，问：

（1）碰撞发生在何处；

（2）碰撞发生在第一次闪光后多长时间；

（3）设两滑块的质量之比为mA∶mB=2∶3，试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相等。

参考答案：

1．D

2．D

3．C

4．D

5．C

6．A

7．D

8．D

9．A

10．C

11．C

12．D

13．A

14．     刻度尺、天平     两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离x1、x2     m1x1＝m2x2     无

15．甲

16．     m1>m2    

17．              

18．（1）p =0.015 kg·m/s、p′= 0.015 kg·m/s；（2）通过计算发现：两小球碰撞前后的动量相等，即碰撞过程中动量守恒

19．（1）； (2)； (3) 碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等