2024届高考物理一轮复习专题六动量实验七验证动量守恒定律练习含答案

实验七　验证动量守恒定律

知识巩固练

1.用如图甲所示的装置验证动量守恒定律.

(1)为了减小实验误差，下列做法正确的是______. 

A.两球的质量和半径都一样大

B.多次将A球从不同的高度释放

C.保证斜槽末端的切线水平

D.减小斜槽对小球A的摩擦

(2)图乙是B球的落点痕迹，刻度尺的“0”刻线与O点重合，可以测出碰撞后B球的水平射程约为__cm. 

(3)本次实验必须进行测量的是________. 

A.水平槽上未放B球时，A球的落点位置到O点的距离

B.A球与B球碰撞后，A球和B球的落点位置到O点的距离

C.A球与B球下落的时间

D.A球和B球的质量(或两球质量之比)

【答案】(1)C　(2)64.45　(3)ABD

2.如图为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒的装置.两带有等宽遮光条的滑块A和B，质量分别为mA、mB，在A、B间用细线水平压住一轻质弹簧，将其置于气垫导轨上，调节导轨使其能实现自由静止，这是表明______________，烧断细线，滑块A、B被弹簧弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为tA和tB，若有关系式________，则说明该实验动量守恒. 

【答案】气垫导轨水平　＝0

3.如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边沿有一竖直立柱.实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高.将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上.释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的距离为a，B点离水平桌面的距离为b，C点与桌子边沿间的水平距离为c.

(1)还需要测量的量是__________________________________________、__________和__________. 

(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为________________________(忽略小球的大小). 

【答案】(1)弹性球1、2的质量m1、m2　立柱高h　桌面高H

(2)2m1＝2m1＋m2

4.(2022年中山模拟)小刘同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示.

(1)将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至__________； 

(2)用天平测得滑块a、b质量分别为ma、mb；

(3)在滑块上安装配套的粘扣，并按图示方式放置两滑块.使滑块a获得向右的速度，滑块a通过光电门1后与静止的滑块b碰撞并粘在一起，一起通过光电门2的遮光条.通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，则上述物理量间如果满足关系式__________，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒. 

(4)本实验__________(填“需要”或“不需要”)测量遮光条的宽度. 

【答案】(1)水平　(3)　(4)不需要

【解析】(1)将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至水平；

(3)根据动量守恒定律可以知道mav1＝(ma＋mb)v2，根据速度公式可以知道v1＝，v2＝，代入上式可知应满足的关系式为.

(4)由可知本实验不需要测量遮光条的宽度.

综合提升练

5.某实验小组同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，如图所示.解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射.现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行实验：

①用天平测出两球质量分别为m1、m2；

②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；

③解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点M、N.

根据该小组同学的实验，回答下列问题：

(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有________. 

A.弹簧的压缩量Δx

B.两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2

C.小球直径

D.两球从弹出到落地的时间t1、t2

(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为____________________________. 

(3)用测得的物理量来表示，如果满足关系式_________________，则说明弹射过程中系统动量守恒. 

【答案】(1)B　(2)Ep＝

(3)m1x1＝m2x2

【解析】(1)弹簧弹出两球过程中，系统机械能守恒，要测定压缩弹簧的弹性势能，可转换为测定两球被弹出时的动能，实验中显然可以利用平抛运动测定平抛初速度以计算初动能，因此在测出平抛运动下落高度的情况下，只需测定两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2，故选B.

(2)平抛运动的时间t＝，初速度v0＝，因此初动能Ek＝，由机械能守恒定律可知，压缩弹簧的弹性势能等于两球平抛运动的初动能之和，即

Ep＝.

(3)若弹射过程中系统动量守恒，则m1v01＝m2v02，代入时间得m1x1＝m2x2.