高考物理一轮复习考点优化训练专题：25 实验： 验证动量守恒定律（含答案及解析）

2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：25 实验： 验证动量守恒定律

一、单选题

1.在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1 ， 被碰球b的质量为m2 ， 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小相同、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m1·ON=m1·OM+m2·OP

D. 要验证的表达式是m1·OP=m1·OM+m2·ON

二、填空题

2.一同学利用大小相同的实心弹力球和铝球验证动量守恒定律。在水平桌面上，他用铝球将弹力球压缩后突然松开，两小球在弹力球的弹力作用下分开并向相反方向运动，运动一段距离后分别停下。弹力球材料的密度为ρ1＝12×103kg/m3 ， 铝的密度为ρ2＝2.7×103kg/m3 ， 设两球在桌面上运动时所受阻力与其重力的比值相同。实验中，还需选用________（从“秒表、刻度尺、天平”中选填一项），测量________（填物理量及表示符号）。用以上数据和测得的物理量符号表示的等式________在误差允许范围内成立，则说明两被压缩的小球弹开时动量守恒。

3.某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”，其操作步骤如下：

A．将操作台调为水平，并在两侧挂上重垂线；

B．用天平测出滑块A、B的质量mA、mB；

C．用细线将滑块A、B连接，滑块A、B 紧靠在操作台边缘，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态；

D．剪断细线，滑块A、B均做平抛运动，记录A、B滑块的落地点M、N；

E．用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离x1、x2；

F．用刻度尺测出操作台面距地面的高度h。

①上述步骤中，多余的步骤是________；

②如果系统动量守恒，须满足的关系是________。

三、实验探究题

4.某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A

球仍从位置C由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于，米尺的零点与O点对齐。（注意MA>MB）

（1）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量______

A.测量A球或B球的直径

B.测量A球和B球的质量

C.水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离

D.A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离

E.测量G点相对于水平槽面的高度

（2）实验所需验证的表达式为：________。

5.某同学把两木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的守恒量。

（1）该同学要用到的器材是________；

（2）写出需直接测量的物理量及其符号________；

（3）若为所探究的守恒量，需要验证的表达式是________（用测量的物理量的符号表示）。

6.在“验证动量守恒定律”的实验中：

（1）在确定小球落地点的平均位置时通常采用的做法是用圆规画一个尽可能小的圆把所有的落点圈在里面，圆心即平均位置，其目的是减小实验中的________（选填“系统误差”或“偶然误差”）。

（2）入射小球每次必须从斜槽上________滚下，这是为了保证入射小球每一次到达斜槽末端时速度相同。

（3）实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度，但是可以通过仅测量_______（填选项前的符号），间接地解决这个问题。

A.小球开始释放高度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位移

（4）入射小球的质量为m1 ， 被碰小球的质量为m2 ， 在m1＞m2时，实验中记下了O、M、P、N四个位置（如图所示），若满足________（用m1、m2、OM、OP、ON表示），则说明碰撞中动量守恒；

7.某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之作匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续作匀速运动，他设计的具体装置如图所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。

（1）若已得到打点纸带，并将测得各记数点间距标在下面（如图），A为运动起始的第一点，则应选________段来计算A车的碰前速度，应选________段来计算A车和B车碰后的共同速度。（以上两空填“AB”或“BC”，或“CD”或“DE”）

（2）已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得，碰前总动量=________ kg·m/s；碰后总动量=________kg·m/s。（结果保留小数点后3位）由上述实验结果得到的结论是：________。

8.如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）图甲中O是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球多次从倾斜轨道上位置静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程，然后，把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射球从斜轨上位置静止释放，与小球相碰，并多次重复，分别找到、相碰后平均落地点的位置、。接下来要完成的必要步骤是______（填选项前的字母代码）。

A.用天平测量两个小球的质量、

B.测量小球开始释放的高度 C.测量抛出点距地面的高度

D.测量平抛射程、

（2）对于上述实验操作，下列说法正确的是______（填选项前面的字母代号）。

A.斜槽轨道必须光滑

B.两小球的半径必须相等

C.斜槽轨道末端必须水平

D.将作为入射小球，作为被碰小球也能完成本实验

（3）当所测物理量满足表达式________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞前后遵守动量守恒定律。

（4）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图乙所示。在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接，实验装置的其它部分不变。使小球仍从斜槽上点由静止释放，重复上述实验操作，得到两球落在斜面上的平均落点、、。用刻度尺测量斜面顶点到、、三点的距离分别为、、，则验证两球碰撞前后动量守恒的表达式为________（用所测物理量的字母表示）。

9.小明同学利用如图所示装置验证动量守恒定律。实验步骤如下：

①将光电门1、2分别固定在气垫导轨左右两侧，打开电源，调节气垫导轨水平；

②将两个宽度均为d的挡光片分别安装在甲、乙两滑块上；

③把两个滑块用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧；

④烧断细线，观察滑块两滑块的运动情况；

⑤当滑块上的挡光片经过光电门时，分别用光电计时器测得光线被甲、乙两挡光片遮住的时间t1、t2；

⑥分别求出相互作用前后的总动量，进行比较。

根据实验步骤，回答下列问题：

（1）为了完成实验，还需要的测量工具有_____（填选项前的字母代号）

A.毫米刻度尺

B.游标卡尺

C.天平

D.秒表

（2）写出还需要测量的物理量和符号________；

（3）实验所要验证的表达式为________。

10.如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是很困难的，但是，可以通过仅测量某个量，间接地解决这个问题.这个量是________；

A.小球开始释放高度h

B.小球做平抛运动的射程

C.小球抛出点距地面的高度H

D.斜槽水平部分的长度

（2）在图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。已知小球质量m1＞m2 ， 但质量具体值未知，小球半径r1=r2。

接下来要完成的必要步骤是___________；（填选项前的符号）

A.用天平精确测量两个小球的质量m1、m2

B.测量小球m1开始释放高度h

C.测量抛出点距地面的高度H

D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

E.测量平抛射程OM、ON

（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________（用(2)中测量的量表示）；

（4）经测定，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。由相对误差绝对值公式，计算出实验的相对误差为________%（小数点后保留

一位）。若实验的相对误差要求最大值不超过1.0%，本实验________（填“是”或“不是”）在误差范围内验证了动量守恒。

11.某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹；再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从同一位置由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，最终得到了如图所示的三个平均落点。

（1）在确定落点的位置时，用尽可能小的圆把所有相同情况下某小球落点痕迹都圈在里面，其________就是该小球落点的平均位置。

（2）已知A球的质量大于B球的质量，碰撞过程中动量守恒，则由图可以判断出N点是________的落地点，M点是________的落地点。

（3）若A球的质量为m1 ， B球的质量为m2 ， 用图中的字母和已知物理量写出动量守恒定律的表达式为________。

12.在做“验证动量守恒定律”实验中，装置如图1.

（1）需要的测量仪器或工具有____________.

A.秒表

B.天平

C.刻度尺

D.重锤线

E.打点计时器