1.4 實驗驗證動量守恒定律練習題

第4課實驗：證量恒律備業(yè)一單1北京高二期末）在做驗證動量守恒定律”實驗時，入射球a的質量為m，被碰球b的質為m各小球的落地點如圖所示，關于這個實驗，下列說法正確的是（）A．入射球與被碰球最好采用大相同、質量相等的小球B．每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下C．要驗證的表達式是·=m·+mOPD．要驗證的表達式是·=m·+mON【答案】【解析】A．為了讓兩個小球發(fā)對心碰撞，兩球的直徑應相等，為了防止碰撞后入射球反彈，入射球的質量應大于被碰球的質量，A錯；B．為保證球每次碰撞前速度相，每次應使入射小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下B錯誤CD．沒有放被碰球時，入射小球落在P位，有被碰球時，入射球a落M點，碰球b落在N點，們拋出點高度相同，它們在空中運動的時間相等，如果碰撞過程動量守恒，則mv1122兩邊同時乘以時間，可得mttt112

即要驗證的表達式mOP·+m·C錯，正確故選D。2.（2020·北京高三二模）采用如圖所示的實驗裝置進行驗證動量守恒定律（圖中小球半徑相同質量均已知，且m>m列法正確的是（）A．實驗中要求軌道末端必須保水平B．實驗中要求軌道必須光滑C．驗證動量守恒定律，需測量OB、、和ON的距離D．測量時發(fā)現N點偏OMP條直線，直接測量ON離不影響實驗結果【答案】【解析A．要想用水平的距離表示小球平拋出時的速度的大小，則必須要求小球做平拋運動，實驗中要求軌道末端必須保持水平，選項A確；B．每次實驗時只要保證每次小從斜軌道上滑下到水平位置時的速度一樣就可以了，所以不必要求軌道必須光滑，選項B錯誤C．驗證動量守恒定律，不需要量的度，因為小球下落相高度的時間是相等的，在列式子時，這個時間能被約掉，而、和的離是需要測量的，選項C錯誤；

D．測量時發(fā)現N點偏OMP條直線，則應該過N點OM條直線做垂線，測量垂足N′到O點的離才可以，直接測量ON距離會影響實驗結果，選項錯誤故選A。3.（2020·四高三三模）在探下列四個定律的實驗中，哪個定律不是直接通過控制變量法探究得出的（）A．牛頓第二定律

B．電阻定律C．歐姆律D動量守恒定律【答案】【解析】在研究物理學中多變量問題時，把多變量的問題變成多個單變量的問題，每一次只改其中的某一個變量，而控制其余幾個變量不變，從而研究被改變的這個變量對事物的影響，分別加以研，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。A通研究物體的加速度a與力F質量m的系得出牛頓第二定律要用到控制變量法故A錯；B．通過研究導體電阻的小導體的長度l、橫截面S材料的關系，得出電阻定律，需要用到控制變量法，故B錯；C．通過研究電流I與電阻R電壓的系，得出歐姆定律，需要用到控制變量法，故C錯誤D．探究動量守恒定律時，只需測量出兩物體的質量和兩物體碰撞前后的速度，再將數據代入各個猜想的等式中，觀察哪個等式成立即可，不需要控制某些物理量不變，即不用控制變量法，故D正。故選D。4.（2019·江門市第二中學高二月考在用如圖所示的裝置做“驗證動量守恒定律”實驗時，入小球的質量為m，被小球b質量為m，球的半徑為r，各小球的落地點如圖所，下列關于這個實驗的說法正確的是（）

A．入射球與被碰球最好采用大相同、質量相同的小球B．讓入射球與被碰球連續(xù)次碰，每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下C．要驗證的表達式是D．要驗證的表達式是

mONOP12mOMON1【答案】【解析A．入射球與被碰球最好采用半徑大小相同、入射球的質量大于被碰球的質量，以防止射球碰后反彈，選項A錯；B．讓入射球與被碰球連續(xù)次碰，每次都要使入射小球從斜槽上相同的位置滾下，以保證每次碰撞的初速度相同，選項B錯；CD．要驗證的表達式是mv1122由于小球做平拋運動，下落的高度相同，時間相同，則水平位移與水平速度成正比，則表達式寫成mOMON1故選項C錯，正。故選D。北京八中高三月考利用實驗研究兩個金屬小球a的碰撞。如圖所,斜槽固定在平臺上，使斜槽的末端水平。讓質量較大的小球a入射小球從槽上滾下,跟放在斜槽末的大小相同、質量較小的小球b(被碰小球發(fā)正碰。兩個金屬小球的碰撞視為彈性碰撞。下列說法正確的是（）

2020A．碰后小球a的速度大于小球b的度B．碰后小球b的動量等于碰前小球a的動量C．只增大入射小球的量，碰后兩球落地點O的離均增大D．如果碰撞過程是非彈性碰撞則碰撞過程兩球動量不守恒【答案】【解析A．碰后小球a的水射程小于小球b水平射程，則碰后小球的度小于小球b的度，選項A錯；B．碰撞過程中a的動一部分給b，則碰后小球b的量小于前小球a的量，選項B錯誤C．設兩的質量分別為m和，前的度v；則碰撞過程滿足：mv11221mvmv22

解得v

vmm12則只增大入射小球a的質量，碰兩球的速度v和v均大，即落地點到O的離均增大，選項C正；D．如果碰撞過程是非彈性碰撞則碰撞過程兩球動量仍守恒，選項D錯；故選C.6.在用氣墊導軌探究碰撞中的不量時，不需要測量的物理量是（）A．滑塊的質量C．擋光片的寬度

B．擋光的時間D．光電門的高度

【答案】【解析】要驗證動量守恒即要驗證碰撞之前的總動量和碰撞之后的總動量，即mv的量不變，因質量需要測量，由通過光電門的速度

v

t

可知需要測量擋光的時間和當光片的寬度，因此誤正確7.關于“探究碰撞中的不變量”驗，下列說法不正確的是（）A．實驗要求碰撞一般為一維碰B．實驗中的不變量是系統中物各自的質量與速度的乘積之和C．只需找到一種情境的不變量可，結論對其他情境也同樣適用D．進行有限次實驗找到的不變，具有偶然性，結論還需要實踐檢驗【答案】【解析】這實驗是在一維碰情況下設計的，其他非一維碰撞情況未做探究，選項A正；B.系統中物體各自的質量與速度乘積之和在碰撞前后為不變量，選項B正確；C.不變量應是在各種情境下都不的量，具有普遍性，在一種情境下滿足的不變量，對其他情不一定適用，C錯誤D.進行有限次實驗找到的不變量具有偶然性，結論還需要在其他情境下進行檢驗D正.故選C.8.在利用懸線懸掛等大小球探究撞中的不變量的實驗中，下列說法不正確的()A．懸掛兩球的細繩長度要適當且等長B．由靜止釋放小球，以便較準計算小球碰前速度C．兩小球必須都是鋼性球，且量相同D．兩小球碰后可以粘在一起共運動【答案】

【解析】兩小球無論是彈性球還是非彈性球動量都是守恒的，且兩個球的質量不一樣碰撞時動也守恒，因此不需要兩球的質量一定相同C錯。四成都外國語學校二開學考試子彈從水平方向飛來打穿一放在光滑的水平面上的木塊。關于此過程，對子彈和木塊組成的系統，以下看法正確的是（）A．動量守恒，機械能守恒B．動量守恒，機械能不守恒C．動量不守恒，機械能守恒D．動量不守恒，機械能不守恒【答案】【解析】以子彈與木塊組成的系統為研究對象，在子彈射穿木塊的過程中系統所受合外力為零故系統動量守恒；在該過程中要克服阻力做功系統機械能減少，故系統機械能不守.B．描述與分析相符，故B正確二多10．如圖所示為“探究碰撞中的變量”的實驗裝置示意圖在本實驗中，實驗必須要求的條件（）A．斜槽軌道應盡可能光滑B．斜槽軌道末端的切線水平C．入射小球每次都從斜槽上的一位置無初速度釋放D．入射小球與被碰小球滿足【答案】BCD

mm，rr0a

【解析AC.要求碰撞時入射小的速度不變，應使入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速度釋放，對斜槽軌道光滑程度沒有要求，選項A錯，正確B.此實驗要求兩小球平拋，所以使斜槽末端的切線水平，選項B正；D.為使入射小球能落到地小球不回，且碰撞時為對心正碰，應使

m，且rrabb

，選項D正.故選BCD。11.（2020·河北新華石家莊二高一期末證量守恒定律”的實驗裝置可采用圖甲或圖乙的方法，兩個實驗裝置的區(qū)別在于：①懸掛重垂線的位置不同；②圖甲中設計有一個支柱（通過調整，使兩球的球心在同一水平線上，上面的小球被碰撞離開后，支柱立即倒下中有支柱，圖甲中的入小球A和被碰小球B做拋運動的拋出點分別在通過O、′的豎直線上，重垂線只確定了O點的位置的質量為m，球B的量為m）較這兩個實驗裝置，下列說法正確的是（）A．采用圖甲的實驗裝置時，需測出兩小球的直徑B．采用圖乙的實驗裝置時，需測出兩小球的直徑C．采用圖乙的實驗裝置時，斜軌道末端的切線要求水平，而采用圖甲的實驗裝置時則不需要D．為了減小誤差，無論哪個圖都要求入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下【答案】AD【解析】．采用圖甲的實驗裝時，重錘線只確定了碰撞后入射小球A做拋運動水平位移的起，需測出兩小球的直徑確碰撞后碰小球B做拋運動水平位移的起點′從而測量兩者碰撞后做平拋運動的水平位移，故A項確；B．采用圖乙的實驗裝置時，兩球碰后做平拋運動水平位移的起點均為O，不需要測出兩小球的直徑即可測量兩者碰撞后做平拋運動的水平位移，故項錯；

C用圖甲或圖乙的實驗裝置時軌道末端的切線均要求水平小離開軌道后才能做平運動，故C項誤；D．為了減小誤差，無論哪個圖都要求入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，這樣入射球每次碰撞前的速度才相同，故D項正確。故選AD。（2020·龍江大慶鐵人中高三其他做“驗證動量守恒定律”的實驗裝置如圖所示．圖斜槽與水平槽平滑連接，按要求安裝好儀器后開始實驗．先不放被碰小球，使入射球從斜槽上的M點靜滾下落地，重復實驗若干次；然后把被碰小球靜止放在槽的水平部分的前端邊緣N處槽)，使入射球從斜槽上的M點由靜止?jié)L下．重復實驗干次，并在白紙上記錄下重錘在記錄紙上的豎直投影點和每次實驗時小球落點的平均位置，從左至右依次為O、、、C點測得兩小鋼球直徑相等，入射小球和被碰小球的質量分別為m、，且=2。下列有關本實驗的說法中正確的有（）A．未放被碰小球和放了被碰小時，入射小球m的落點分別為、B．未放被碰小球和放了被碰小時，入射小球m的落點分別為、C．未放被碰小球和放了被碰小時，入射小球m的落點分別為、D在差允許的范圍內若測|OC||則明碰撞過程中由mm兩組成的系統滿足動量守恒定律【答案】BD【解析】未被碰小球和放了被碰小球

m2

時，入射小球

m1

的落點分別為B，AC錯誤B正；

D.設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

，則mmvv1112設由于

m，則有2121

2

，設平拋的時間是：則't，'t，OBt11所以：若系統碰撞的過程中動量守恒，則滿足OCD正．故選BD。三填題（2019·蘇如皋高二月考某學把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的簧，如圖所示，將這一系統置于光滑的水平桌面上，燒斷細線，觀察木塊的運動情況，進行必要的測，驗證木塊間相互作用時動量守恒．（1該同學還必須有的器材___________．（2需要直接測量的物理(寫相應的名稱及符)______（3用所得數據驗證動量守恒關系式___________（4桌面左右兩端間的距離，實驗結果的準確選“有”或“無”影響．【答案刻度尺天平

兩木塊的質量m和兩木塊落地點分別到桌子兩側邊的水平距

mx

＝m

無【解析[1][2]本實驗需要驗的方程為

0mv12

，而速度需要根據公式

v

xt

求解，為拋動的水平位移因此需要直接測的量為兩木塊的質量mm和兩木塊落地點分別到桌子兩側邊的水平距離xx，需的儀器為刻度尺和天平；[3]根據公式0mv12

和

v

xt可得本次要驗證的公式為mx＝m[4]由于這一系統置于光滑的水桌面上，因此水平方向速度不變，故桌面左右兩端間的距離，對實驗結果的準確性無影響。四實題14江高一期末某學利用打點計時器和氣墊導軌做“驗證動量守恒定律”實驗，氣導軌裝置如圖甲所示，實驗所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成。下面是實驗的主要步：A．安裝好氣墊導軌，調節(jié)氣墊軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平B．向氣墊導軌空腔內通入壓縮氣C．把打點計時器固定在緊靠氣導軌左端彈射架的外側，將紙帶穿過打點計時器與彈射架，固定在滑塊的左端，調節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向D．使滑塊1擠導軌左端彈射架上的橡皮，把滑塊放氣墊導軌的中間

E．先接通打點計時器的電源，打點計時器工作穩(wěn)定后釋放滑塊1，讓滑塊1帶紙一起運動，運動一段時間后與滑塊2碰撞并粘在一繼續(xù)運動，打點計時器打出的紙帶如圖乙所示。已知滑塊1的量為200g，滑塊（包括橡皮泥）的質量為100g，打點計時器每隔0.02s打個。通過計算可知，兩滑塊相互作用前系統的總動量______kg·m/s；滑塊相互作用以后系統的總動量______kg·m/s。兩結果不完全相等的要原因______算結果均保留三位有效數字）【答案】0.3020.300

滑塊運動的過程中受到阻力【解析[1]放開滑塊1后滑1做勻速運動，跟滑塊2生碰撞后跟2一做速運動，根據紙帶的數據得，碰撞前滑塊1的量為mv11

0.151

0.302kg滑塊2的動為零，所以碰撞前的總動量為0.302kg?m/s.[2]碰撞后滑塊1速相等，以碰撞后總動量為)v0.1)12

0.14

[3]結果不完全相等是因為紙帶打點計時器限位孔有摩擦力的作用。（2020·浙江高二期末）如為“探究碰撞中不變量”的實驗裝置，實驗中選取兩個半徑相同質量不等的小球，按下面步驟進行實驗：

①用天平測出兩個小球的質量分別為

m和

；②安裝實驗裝置，將斜槽固在桌邊，使槽的末端線水平，再將一斜面BC連在斜槽末端；③先不放小球，小從斜槽頂端處由靜止釋放，標記小球在斜面上的落點位置；2④將小球m放斜槽末端處讓小球2

m1

從斜槽頂端處由靜止釋放球發(fā)生碰撞標記小

m1

、m2

在斜面上的落點位置；⑤用毫米刻度尺測出各落點位置到斜槽末端的離。圖中、、N點是實驗過程中記下的小球在斜面上的三個落點位置，從M、P、

到B點距離分別為、S、。MP依據上述實驗步驟，請回答下面問題：(1)兩小球的質量

m、

應滿足

m

________

m（寫“(2)BC斜的傾角________填寫“需要”或“不需要出；(3)用實驗中測得的數據來表示只要滿足關系________就能說明兩球碰撞前后動量是守恒的；(4)某同學想用上述數據來驗證撞前后機械能是否守恒，是否可行________若行寫出需要驗證的關系式_________。【答案】

不需要

mm11M2

可行

SmSmSPM

【解析】(1)[1]為保證碰后一向前運動，入射球的質量必須要大于被碰球的質量，即必須滿足m12由

m12

，兩球碰撞后，的度比m自由滾下時的速度還要大，m的度減小，因此m落211到M點，m落到N點2設斜面傾角為

，物體落到斜面上距離拋出點S時根據平拋運動

1011210112Ssin

cos

vt整理得v

Sg22sin

①碰撞過程中滿足動量守恒mm112

②小球都做平拋運動，由①式結論可得v0

SgP2sin

2

，v1

SM2sin

2

，v2

Sg(cosN2sin

2代入②式整理得mS11M2則不需要測量斜面的傾角θ；由2)的析可知，只要滿足關系式mS11M2就能說明兩球