2022年高考物理热点考点专题18 验证动量守恒定律-在线组卷题库

1. 学校物理兴趣小组利用气垫导轨验证动量守恒定律，气垫导轨装置如图所示，由导轨、滑块、弹射器、光电门等组成，固定在两滑块上的挡光片的宽度相等。主要的实验步骤如下：

A．安装好气整导轨，转动气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平

B．向气垫导轨通入压缩空气

C．接通光电计时器（光电门）

D．把滑块2京紫放在气垫导轨的中间；

E.滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳

F.释放滑块1通过光电门1后与左侧连有弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动

G.读出滑块1通过光电门1与光电门2的挡光时间分别为△t₁=10.01ms、△t₂=49.90ms，滑块2通过光电门2的挡光时间为△t₄=8.35ms

H.测得挡光片的宽度为d=5.0mm，滑块1与滑块2（包括弹簧）的质量分别为m₁=300g、m₂=200g。

(1)、下列检验导轨是否水平的两种做法中，较好的是____。（选填“A”或“B”）

A、将气垫导轨平放在桌上，不打开气源充气，将滑块放到导轨上，若滑块不动，则导轨水平 B、将气垫导轨平放在桌上，先打开气源充气，再将滑块放到导轨上，轻推滑块，若滑块先后通过两个光电门时的挡光时间相等，则导轨水平

(2)、碰撞前滑块1的动量大小为kg·m/s，碰撞后滑块1与滑块2的动量大小分别kg·m/s、kg·m/s（结果均保留两位有效数字）

(3)、两滑块的碰撞过程（选填“是”或“不是”）弹性碰撞。

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2. 某同学用如图所示的实验装置来验证动量守恒定律。

步骤一，先安装好仪器，在地上铺上一张白纸，白纸上铺放复写纸，记录轨道末端正下方的位置为O点。

步骤二，轨道末端先不放置小球B，让小球A多次从轨道上同一位置静止释放，记录小球A在白纸上的落点。

步骤三，轨道末端放置小球B，仍让小球A多次从轨道上的同一位置静止释放，与小球B发生碰撞后，均落到白纸上，记录两小球在白纸上的落点。

步骤四，用刻度尺测量出小球落点的平均位置M、P、N到O点的距离分别为1.5L、2L、2.5L。

回答下列问题：

(1)、小球A的半径小球B的半径，小球A的密度小球B的密度。（均选填“大于”“等于”或“小于”）

(2)、若碰撞过程动量守恒，小球A与小球B的质量之比为，两小球发生的是（填“弹性”或“非弹性”）碰撞。

(3)、若仅改变两小球的材质，小球质量不变，小球A释放的初始位置不变，则小球B的落点到O点的距离最大可能为。

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3. 某实验小组的同学利用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，调节气垫导轨的充气源，轻推滑块使其在气垫导轨上做匀速直线运动；然后将安装有遮光条的滑块P由倾斜轨道上某位置静止释放，经过气垫导轨左侧的光电门1后与滑块Q发生碰撞，并粘合在一起，最终通过光电门2.已知滑块P、Q的质量分别为m、M，回答下列问题：

(1)、用螺旋测微器测量遮光条的宽度如图乙所示，则宽度d=mm。

(2)、若滑块P经过光电门1、光电门2时，遮光条的挡光时间分别为△t₁、Δt₂ ，则两滑块碰后的总动量为，若碰撞过程系统的动量守恒，则关系式成立；该碰撞过程损失的机械能为（用测量的物理量符号表示）

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4. 如图甲所示，在做验证动量守恒定律的实验时，小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力。

(1)、若获得纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）。A为运动起始的第一点，则应选段来计算A的碰前速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度。（选填“AB”“BC”“CD”或“DE”）

(2)、已测得小车A的质量m_A=0.30kg，小车B的质量为m_B=0.20kg，由以上测量结果可得碰前系统总动量为

k g \cdot m / s

，碰后系统总动量为

k g \cdot m / s

。（结果保留三位有效数字）

(3)、实验结论：在误差允许的范围内，小车A、B组成的系统碰撞前后总动量（选填“守恒”或“不守恒”）。

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5. 在“验证动量守恒定律”的实验中：

(1)、某同学先采用如图甲所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，保持B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。

①实验中必须测量的物理有（填选项前的字母）；

A．细线的长度L

B．A球质量m_A和B球质量m_B

C．释放时A球被拉起的角度θ₁

D．碰后摆起的最大角度θ₂

E.当地的重力加速度g

②利用上述测量的物理量，验证动量守恒定律的表达式为；（用选项中所给字母表示）

(2)、某同学又用如图乙所示的装置做验证动量守恒定律的实验，两球质量分别为m₁和m₂ ，下列说法中符合本实验要求的是____（填选项前的字母）；

A、斜槽轨道必须是光滑的 B、斜槽轨道末端的切线是水平的 C、入射小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放 D、入射小球与被碰小球必须满足m₁₂

(3)、若该同学在用如图乙所示的装置的实验中，操作正确无误，得出的落点情况如图丙所示，其中P点为m₁单独下落时的落点位置，则入射小球质量和被碰小球质量之比为。

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6. 为验证碰撞中的动量是否守恒，某实验小组选取两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤进行实验。

①用天平测出两小球的质量（分别为 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ ，且 $m_{1} > m_{2}$ ）；

②按图安装好实验装置，将斜槽 $P Q$ 固定在桌边，使斜槽末端切线水平，先不放小球 $m_{2}$ ，让竖直挡板紧贴斜槽末端，再让小球 $m_{1}$ 从斜糟顶端P处由静止释放，记下小球 $m_{1}$ 在竖直挡板上的撞击位置O；

③将竖直挡板向右平移距斜槽末端一定距离，确保小球在碰撞前后均能撞击固定竖直挡板；

④先不放小球 $m_{2}$ ，让小球 $m_{1}$ 从斜槽顶端P处由静止释放，记下小球 $m_{1}$ 撞击竖直挡板的位置；

⑤将小球 $m_{2}$ 放在斜槽末端，再让小球 $m_{1}$ 从斜槽顶端P处由静止释放，与 $m_{2}$ 发生碰撞，分别记下小球 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ 撞击竖直挡板的位置；

⑥图中A、B、C点是该实验小组记下的小球与竖直挡板撞击的位置，用毫米刻度尺量出各个撞击点到O的距离，分别为 $O A$ 、 $O B$ 、 $O C$ 。

根据该实验小组的测量，回答下列问题：

(1)、小球

m_{1}

与

m_{2}

发生碰撞后，

m_{1}

撞击的是图中的点，

m_{2}

撞击的是图中的点（填字时A、B、C）。

(2)、只要满足关系式（用

m_{1}

、

m_{2}

、

O A

、

O B

、

O C

表示），则说明碰撞中的动量是守恒的。若测得

O A ： O B ： O C = 1 ： 4 ： 9

，则

\frac{m_{1}}{m_{2}} =

。

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7. 某同学用如图中所示的实验装置验证动量守恒定律，所用器材包括：气热导轨滑块A（上方安装有遮光片）、滑块B、两个与计算机连接的光电门等。实验步骤如下：

(1)、用游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度mm

(2)、在气垫导轨上放滑块A，不放滑块B，开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块A，当滑块A上的遮光片通过光电门1的遮光时间（填“大于”、“等于”或“小于”）通过光电门2的遮光时间时，可认为气垫导轨水平；

(3)、用天平测得滑块A（含遮光片）的质量m₁=20g；
在两光电门之间放上左端有橡皮泥的滑块B，给滑块A一个瞬时水平冲量I，滑块A向右运动，通过光电门1，与滑块B碰撞后连在一起通过光电门2，测出滑块A上的遮光片经过两个光电门的遮光时间分别为

Δ t_{1}

=4.000×10^-3s，

Δ t_{2}

=2.000×10^-3s，由此可知，滑块A受到的水平冲量大小I=N·s；若滑块A、B碰撞过程动量守恒，则滑块B（含橡皮泥）的质量m₂=kg。（结果均保留两位有效数字）

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8. 某小组为验证动量守恒定律，设计了如下实验。竖直曲面轨道与水平轨道在O处平滑连接。两滑块P、Q与轨道间的动摩擦因数相同。主要实验步骤如下：

①用天平测出滑块P、Q的质量m₁、m₂；

②将滑块P从曲面轨道上最高点释放，用刻度尺测出滑块P从O₁开始在水平轨道上滑行的距离x₀；

③将滑块Q放在水平轨道O₁处，滑块P从曲面轨道最高点释放，它们在O₁处发生碰撞。用刻度尺测出滑块P、Q碰撞后滑行的距离x₁、x₂。

(1)、若要保证滑块P、Q碰撞后均停在O₁位置的右侧，实验中应要求m₁m₂(填“<”或“>”)，在此条件下验证动量守恒定律的表达式为(用测得的物理量表示)。

(2)、实验时若将O₁的位置向右移动一小段距离，(填“会”或“不会”)对验证动量守恒定律产生影响。

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9. “探究碰撞中的不变量”的实验中：

(1)、入射小球的质量m₁=15 g，原静止的被碰小球的质量m₂=10 g，由实验测得它们在碰撞前、后的x-t图像如图甲，可知碰撞前入射小球的动量为0.015 kg·m/s，碰撞后的m₁v'₁是kg·m/s，m₂v'₂是kg·m/s(结果保留两位有效数字)，由此得出结论；

(2)、实验装置如图乙所示，本实验必须要求的条件是（）

A、斜槽轨道必须是光滑的 B、斜槽轨道末端点的切线是水平的 C、入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放 D、入射小球与被碰小球满足m₁>m₂ ， r₁=r₂

(3)、图中M、P、N分别为入射小球与被碰小球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是（）

A、m₁·ON=m₁·OP+m₂·OM B、m₁·OP=m₁·ON+m₂·OM C、m₁·OP=m₁·OM+m₂·ON D、m₁·OM=m₁·OP+m₂·ON

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10. 某班物理兴趣小组选用如图所示装置来“探究碰撞中的不变量”。将一段不可伸长的轻质小绳一端与力传感器(可以实时记录绳所受的拉力)相连固定在O点，另一端连接小钢球A，把小钢球拉至M处可使绳水平拉紧。在小钢球最低点N右侧放置有一水平气垫导轨，气垫导轨上放有小滑块B(B上安装宽度较小且质量不计的遮光板)、光电门(已连接数字毫秒计)。当地的重力加速度为g。

某同学按上图所示安装气垫导轨、滑块B(调整滑块B的位置使小钢球自由下垂静止在N点时与滑块B接触而无压力)和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A通过最低点时恰好与滑块B发生正碰。让小钢球A从某位置释放，摆到最低点N与滑块B碰撞，碰撞后小钢球A并没有立即反向，碰撞时间极短。

(1)、为完成实验，除了毫秒计读数Δt、碰撞前瞬间绳的拉力F₁、碰撞结束瞬间绳的拉力F₂、滑块B质量m_B和遮光板宽度d外，还需要测量的物理量有。(用题中已给的物理量符号来表示)

A、小钢球A质量m_A B、绳长L C、小钢球从M到N运动的时间

(2)、滑块B通过光电门时的瞬时速度v_B=。(用题中已给的物理量符号来表示)

(3)、实验中的不变量的表达式是：。(用题中已给的物理量符号来表示)

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11. 如图甲所示的装置叫作“阿特伍德机”，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律和动量守恒定律，如图乙所示。已知当地重力加速度为g。

(1)、实验时，该同学用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图丙所示，则d=cm。然后将质量均为M(A的含挡光片)的重物A、B用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出(选填“A的上表面”“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h。

(2)、为了验证动量守恒定律，该同学让A在水平桌面上处于静止状态，将B从原静止位置竖直抬高H后由静止释放，直到光电门记录下挡光片挡光的时间为t₂(重物B未接触桌面)，则验证绳绷紧过程中系统沿绳方向动量守恒的表达式为。

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一、实验探究题