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1、1.3科学验证：动量守恒定律 质量检测卷（含解析）一、选择题1 .在验证碰撞中的动量守恒的实验中，关于入射小球在斜槽轨道上释放点的高低对实 验影响，下列说法正确的是（）A.释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B.释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度测 量值越精确C.释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越 小D.释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，支柱对被碰小球的阻力越小2 .图甲为验证动量守恒定律的实验装置图，让小车A拖着纸带向左运动，与静止的小车B碰撞，碰撞后两车粘在一起继续运动。图乙是实验得到的一
2、条点迹清晰的纸带，设x/=2.00cm, %2= 1.40cm, xj=0.95cm,小车A和B （含橡皮泥）的质量分别为力/和单位:cm2.00 丁 2.00 ”140”联9$联9$乙m2,则应验证的关系式为（）长木板小车6小车/打方计时器、 二匚?产口纸带A. 肛苔=（见+生）工2B. mx2 =（町 + 根2）刍C.町大 =+ m）x3D.犯（ +）= （4 +m2）（x2 +占）3 .在“利用气垫导轨验证动量守恒定律”的实验中，用到的测量工具有（）A.停表、天平、刻度尺B.弹簧测力计、停表、天平C.天平、刻度尺、光电计时器D.停表、刻度尺、光电计时器4 .某学习小组用如图所示的装置来验
3、证碰撞中的动量守恒，实验中先从某一高度处单 独释放质量为加的小球a,标记下小球a撞击在挡板上的位置再在水平轨道上放上 质量为%的小球b,从同一高度释放小球a,标记两球撞击挡板的位置P、N,关于本 实验下列说法正确的是（）故选c。4. D【解析】【详解】A.为了防止碰撞后入射球反弹，入球的质量要大于被碰球的质量，即外，故A错 误；BC.小球离开水平轨道后均做平抛运动，从图中可以看出每个小球每次平抛运动的水平位 移相同，a小球不与b小球相碰时落点为a小球与b小球相碰后，a小球平抛初速度比 第一次小，且匕以，根据平抛运动学公式。水平方向则有竖直方向则有,1 / h = -gr =因为乜以，b小球平抛
4、初速度大，下落高度小，所以。点应为b小球撞击挡板位置，N位 置应为小球a击挡板位置，故BC错误;D.根据平抛公式解得因此验证碰撞过程动量守恒可得mama ! mb4om Jon 4opm所以可以用7笳来反映小球a的初动量，故D正确。故选Do5. ACD【解析】A.如图所示装置中，以悬挂的钩码为研究对象，可以测出钩码下落的高度，也可以测出钩码在不同时刻的速度，可以表达钩码的动能和重力势能。所以可以用于验证机械能守 恒，所以A正确；B.如图所示装置中，小车在桌上运动时，要受到摩擦力，小车会客服摩擦力做功，所以 机械能不守恒，即该装置不可以用于验证机械能守恒，所以B错误；C.如图所示装置中，以悬挂的
5、钩码和盘为研究对象，可以测出钩码下落的高度，也可以 测出钩码在不同时刻的速度，可以表达钩码的动能和重力势能。所以可以用于验证机械能 守恒，所以c正确；D.如图所示装置中，以重物为研究对象，可以测出重物下落的高度，也可以测出重物在 不同时刻的速度，可以表达重物的动能和重力势能。所以可以用于验证机械能守恒，所以 D正确。故选ACDo6. BD【解析】【详解】A.为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量必须大于被碰球的质量，两球的直径必须相 同，故A错误；B.为控制入射球的初速度相等，在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高 度由静止释放，故B正确；C.为使小球离开轨道后做平抛运动，安装轨道时，
6、轨道未端必须水平，只要从同一高度 释放保证速度相等，轨道不用是光滑的，故C错误；D.实验需要测出小球的质量与水平位移，需要使用的测量仪器有天平和刻度尺，故D正 确。故选BDo7. BC【解析】A.为了保证两球为对心碰撞，要求两球半径必须相等，故A错误；B.为了让每次碰撞中入射球的速度均相等，则每次都要求A球从同一位置静止释放，故B 正确；C.只要能保证每次从同一点由静止释放，则可以保证小球相碰时的速度相等，不需要要 求斜槽光滑，故c正确；D.根据动量守恒定律可知“A? =%y；+，&2由于平抛运动的时间相同，则两边同乘以，可得mAv/ = mAv/ + mBv2/则根据平抛运动规律可知mA O
7、P = m入 OM + g ON成立，故D错误。故选BCo8. BC EF 0.80.79 在误差允许范围内，系统动量守恒【解析】【详解】(1)小车P碰前做匀速运动，应选点迹均匀的计数点来进行计算，AB和BC段点迹都均 匀，但由于A点为运动的起点，故选择运动了一段时间后的BC段来计算小车P碰撞前的 速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，小车P和Q碰后的共同运动时做匀速直线运动， DE段的后半段点迹已经均匀，故选EF段来计算碰后共同的速度；(2)碰前的速度小车P的速度大小 = 120；。=200mzs ,小车Q的速度为零，故碰 前两小车的总动量大小Po =町 =0.4x2.0 = 0.8kg.m/
8、s,碰撞后，小车P和Q成为一个整 体，速度大小为勾=79x 10 2m - i 32m/s，动量大小0.02 x3sp = (m+m2)v = (0.4 + 0.2)x 1.3 0.79kg m/s ；(3)根据碰撞前后的动量关系可知：在误差允许的范围内，系统动量守恒.9. A 1： 3【解析】【详解】在平抛测速度来验证碰撞中的动量守恒实验中，由装置图可知被碰小球初始位置的投影点 在而本实验需要防止被碰球碰后发生反弹情况，则有入射小球的质量需大于被碰小球 的质量，所以被碰小球为A球，即。点是A球球心的投影点。由图可读出OM = 10cmOP = 18cmOfN = 24cm而碰撞中的A与B两球
9、动量守恒有mBv()=mBvB+mAvA因碰前后均做平抛运动时间相同故有可得UOCX ,即可以用平抛的水平位移代替平抛初始速度，整理的表达式mBOP = mBOM + mA OfN所以两球的质量之比为mA _ 而-而 _ 18-10 _mB ON _ 24 -310. 0.03kg. m/s0.015kg.m/s 0.015kg.m/s碰撞中 l 的矢量和是守恒的量【解析】由图像可知，碰前入射小球的速度vi 0.25再 0.2m.,碰后入射球的速度为m0.3 0.2 八% = 一 = 0.5m/s1 r,0.4-0.2被碰球碰后的速度为2 0.35-0.20 ,匕=-=0.75m/s2 00.
10、4-0.2p = mv = 0.030 x l=0.03kg m/s入射球碰前的动量为入射小球碰撞后的动量为P； = 匕=0.030 x 0.5 = 0.015kg - m/s被碰小球碰撞后的动量为P2 =m2v2 =().020x0.75 = 0.() 15kg-m/s碰后系统的总动量为p - m1 Vj +m2v2 = 0.015kg-m/s通过计算发现，两小球碰撞前后的动量相等，即：碰撞中机口的矢量和是守恒的量。11. mivi-m2V2=mivit-m2V2,12. ADEBC C【解析】【详解】（1）实验中，将斜槽固定在桌边并使其末端水平。在地板上铺白纸和复写纸，通过小铅锤将斜槽末端
11、在纸上的投影记为点。，首先让球A从斜槽点C由静止释放，落在复写纸上, 如此重复多次，再将球B放在槽口末端，让球A从点C由静止释放，撞击球B,两球落到 复写纸上，如此重复多次，取下白纸，用圆规找出落点的平均位置点P、点M和点M用 刻度尺测出/OP、/OM和/ON,改变点。位置，重复上述实验步骤。故实验步骤正确的顺序 是 ADEBC；（2）根据碰撞的特点可知小球A与B碰撞后，A的速度既小于B的速度，也小于碰撞前瞬间自身的速度，由此可推知P点是A单独运动时的平均落点，M、N点分别是碰撞后A、B 的平均落点，由于小球做平抛运动的竖直位移相等，所以运动时间相等，均设为3则A在 碰撞前瞬间的速度为碰撞后瞬
12、间A、B的速度分别为(2)行掌 （3）根据动量守恒定律有联立可得，叫=叫 + m2ON 故选Co13.M = MC【解析】【详解】(1)设两滑块与水平桌面间的动摩擦因数均为，碰撞前瞬间滑块A的速度为v。，碰撞后 瞬间A、8的速度分别为必、vB,根据牛顿第二定律可知A、B在桌面上滑行时的加速度大 小均为Q =由题意，根据运动学公式有2%)=42 aX = u；2ax2 = 4(4)根据动量守恒定律有Mvo-MvA+m vB 联立式可得需要验证的关系式为M = M(2)若桌面稍有倾斜，根据牛顿第二定律易知A、8在桌面上滑行时的加速度仍然相等， 根据前面分析可知仍可以验证A、3碰撞前后系统动量守恒，
13、并且需要验证的关系式不改 变，故选C。14. BC#CB OP = OM +%,0N b【解析】【详解】(1)Ao因小球在斜槽末端的速度与平抛的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑对该实验 影响不大，故A错误；B.斜槽末端保持水平，是为了保证它们在水平碰撞后做平抛运动，故B正确；C.小球1每次必须从同一高度释放，保证尽可能每次碰撞情况相同，故C正确；故选BCo为确保小球1碰后不弹回，要求 2/22小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直方向满足y=-t乙下落高度一定，运动时间相同；水平方向满足x = vt水平位移与平抛初速度成正比，两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m10P = mQM + m2ON
14、 即OP = OM + ON(2)两球碰撞，动量守恒，有myOP = miOM + m2ON则OP = OM+%ONOM故排除Ao碰撞过程中有能量损失，则1 (OP、21,OM、21 ON,有mi( ) - m ( ) + 92 t2 t2 2设单个格子的长度为小 则BC三个图中，OP、OM、QV的长度分别为OPOMONB10。7a8C9a7a25分别代入方程可得，B图满足。故选Bo15. 小而二町丽 +力冬丽64.8 (64.065.0cm均可)BC【解析】【详解】(1)若两球碰撞前后动量守恒，有mv =+ 加2匕两球碰撞前后都从同一高度做平抛运动，都落在同一平面上，运动时间相同，且碰前A落
15、 在P点，碰后落在M点，8落在N点，所以有= m1V1Z + /7i2v2Z因为平抛运动水平方向做匀速运动，飞行时间相同，则上式可变为myOP = nOM + ON若两球碰撞前后动量守恒，其表达式可表示为肛OP =肛OM +牡ON(2)由图乙所示可知，刻度尺分度值为cm,由图示可知，刻度尺示数为64.8cm；(3)只要保证小球从同一位置由静止释放，到达水平轨道末端速度相同即可，斜面的粗糙 程度对结果没有影响，故A错误：A的质量大于8的质量，两球碰撞后A球不会反弹，可 以继续向前运动，故B正确；A和8的大小相同，两球发生对心碰撞，必须保证碰撞后运动 方向不变，都沿水平方向抛出，做平抛运动，故C正
16、确；从同一位置由静止释放小球A, 即可保证每次到达水平轨道末端的速度大小相等，不用测定九 两小球平抛过程运动时间 相同，不用测定平抛运动下落的高度，D、E错误。故选BCo16. 右端 不必要 CD 1.05【解析】【详解】(1)因小车向左运动，欲平衡摩擦，则垫片应该垫在右端，且两个小车的质量没有必要相 等。(2)经过分析3C和段分别是碰前匀速和碰后匀速，故碰撞在CD段途中，且易得碰前 匀速速度为_向$ _ J 05m/s10.117 大于 mX =啊= Mkt、 A/3 Az2 mB A/3 - 2Az2【解析】【详解】(1)设滑块A与滑块3碰撞前瞬间的速度为阻,碰撞后瞬间A、B的速度分别为以
17、、vB,根据动量守恒定律有根据能量守恒定律有联立解得以+ mB2mA加 A +计算机显示光电门1有一个时间记录，光电门2有两个时间记录，说明A与B碰撞后未反 弹，即刈与巳的方向相同，可知 设挡光片宽度为人 由题意可得5以嗫d .味工碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为d d d根A =/原+%原即以=四十皿4 纯(3)由可得.二M=一外VB 纯2 2A解得%; 颂mB Az3 - 2A/9小球QO PMN7777777777777777777777777777777777A.为减小实验误差，两小球的质量需满足B.位置N为小球b撞击挡板的位置C.小球离开轨道后下落的高度越大则小球的离开轨道
18、时的速度越大mD.该头验中可用77来反映小球a的初动量 y/OM5.下列所给实验装置哪些可以用于验证机械能守恒（）F lex?纸带暨源6.定位卡如图所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置.下列说法符合本实验要求是（）A.入射球比靶球质量大或者小均可，但二者的直径必须相同B.在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放C.安装轨道时，要求轨道必须是光滑的，且轨道末端必须水平D.需要测量小球做平抛运动的水平位移，因此要用到刻度尺7.用如图所示的装置，来探究碰撞过程中的不变量。图中尸。是斜槽，其末端水平,先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P,重
19、复10次，得到10个落点。再把8球放在斜槽末端，A球滚到斜槽末端与8球碰撞，碰 后A、3球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次。A、3两球在记录纸上留下的平均落点痕迹如图所示。则下列说法正确的是()A.只需满足A球和3球根a %，对半径无特别要求B.每次都要求A球从同一位置静止释放C.斜槽不光滑，实验也可以正常进行D.在误差范围内，通过探究会得到表达式：人咖=入。0+。成立二、实验题8 .小明同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验，如图甲所示，长 木板下垫着小木块以平衡两车的摩擦力，让小车P做匀速运动，然后与原来静止在前 方的小车Q相碰并粘合成一体，继续做匀速运动；在小车
20、P后连着纸带，电磁打点计 时器所用电源频率为50Hz.图甲12.0012.0011.98图乙8.55 7.90 7.90.单位:cm(1)某次实验测得纸带上各计数点的间距如图乙所示，A为运动的起点，则应选来计算小车P碰撞前的速度，应选来计算小车P和Q碰后的共同速度.(选填“AB”、“BC、“CD、DE”、“EF ”、“FG”)(2)测得小车P的质量a/=0.4kg,小车Q的质量加2=0.2kg,则碰前两小车的总动量大小为kg*m/s,碰后两小车的总动量大小为kg*m/s.(计算结果保留二位有效数字)(3)由本次实验获得的初步结论是9 .在“碰撞中的动量守恒”实验中，已测得A、B两小球质量加4/
21、772),实验装置如图所示。(1)实验步骤正确的顺序是重垂线12.在“验证动量守恒定律”实验中,A、B两小球大小相同,质量分别为团八勿四;(填写字母)A.将斜槽固定在桌边并使其末端水平。在地板上铺白纸和复写纸，通过小铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点。B.取下白纸，用圆规找出落点的平均位置点P、点M和点N,用刻度尺测出/0P、10M 和 /ON。C.改变点C位置，重复上述实验步骤。D.首先让球A从斜槽点C由静止释放，落在复写纸上，如此重复多次。E.再将球B放在槽口末端，让球A从点C由静止释放，撞击球B,两球落到复写纸 上，如此重复多次。（2）按照本实验方法，验证动量守恒定律的关系式是oA.叫=
22、mJop + Mon B =班/on + m210PC町/。/ =町/。河+秋,OND叫=仍,ON +机2,OM13 .某学习小组为了验证碰撞中的动量守恒，设计了如下方案：如图所示，斜面与水 平桌面平滑连接，先将质量为M的滑块A从斜面上某位置由静止释放，测量出滑块在 水平桌面上滑行的距离为我；接着将质量为根、相同材料的滑块3放在斜面底端（如 图），再将A从斜面上同一位置由静止释放，A与B碰撞后，测量出各自沿桌面滑行的 距离分别为X/、X2o实验中重力加速度为g。（1）若满足关系式，则验证了 A、5碰撞前后系统动量守恒。（用题目中给出的物 理量表示）（2）若桌面稍有倾斜，本实验o （填正确选项前
23、的字母）A.无法验证A、B碰撞前后系统动量守恒B.仍可以验证A、B碰撞前后系统动量守恒，只是需要验证的关系式将改变C.仍可以验证A、B碰撞前后系统动量守恒，并且需要验证的关系式不改变14 .用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2 半径相等，用天平测得质量分别为加八加2.在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复 写纸，记下重锤线所指的位置0。先不放小球2 ,使小球1从斜槽上某一点S由静止滚 下，落到水平木板尸点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小 球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速
24、度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运 动的水平射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置尸、M. M用刻度尺测量出 水平射程OP、OM、ON本实验必须满足的条件是A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端必须是水平的C.小球1每次必须从同一位置由静止释放实验器材准备时，为确保小球1碰后不弹回，要求加 m2 (选填“”、V，若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：0P= ；(用/%/、加2、OM、ON表示)(2)在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的是ABC15 .如图所示，某同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律完成以下问题:甲记录纸(1)图甲
25、中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射小球A多次从 斜面上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程而，然后把被碰 小球B静置于水平轨道末端，再将入射小球A从S位置由静止释放，与被碰小球B相碰，并多次重复，分别找到4 8相碰后平均落地点的位置，测量平抛射程0M、ON,己知人、5两小球的质量分别为犯、加2,若两球碰撞前后动量守恒，其表达式可表示为;（用题给字母表示）（2）碰撞后8球的水平射程（如乙图所示）应取为 cm。（3）实验中，必须测定的物理量或满足的条件有；A.斜面必须是光滑的 B. A的质量必须大于3的质量C. A和B的大小必须相同 D.测定小球A释放点S到水
26、平轨道的高度差E.测定水平轨道到地面的高度差H16 .实验一：（1）某同学用下图装置进行“探究碰撞中的不变量的实验，向左轻推前端带针小车 后，该小车与前方后端带橡皮泥的小车碰撞，后成为整体一起前进。为了平衡摩擦 力，垫片应该垫在长木板的 （填“左端”或“右端”）,两小车的质量 （填“必须要”或“不必要”）相等。（2）根据纸带可判断两车的碰撞处必对应纸带上的（填2尸、3。、CZT 或叨，）两个计数点之间，且碰前带针小车的速度为 m/s （打点计时器所用电源频率为50Hz,结果保留三位有效数字）。A BCDE8.40cm10.50cm9.08cm6.95cm17 .某实验小组用如图所示的装置验证动
27、量守恒定律。实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出。滑块A和滑 块B上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架。实验开始前，滑块A光电门2被弹射装置锁定，滑块B静置于两个光电门之间。挡光片 n彳71挡光片 n滑块A滑块B弹射装置AWWWW（1）打开控制开关，滑块A被弹出。数字计时器记录了挡光片通过光电门1的时间 5挡光片先后通过光电门2的时间分别为和 4则滑块A （含挡光片）与滑块B （含挡光片）的质量大小关系是以mB （选填“大于”“等于”或“小于。（2）若滑块A和滑块B的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为 （用“以、ZB、，
28、/、，2、表不）om（3）若滑块A和滑块B的碰撞是弹性碰撞，则外=（用“小丁表示）。7口参考答案1. c【解析】【详解】释放点越低，入射小球碰前的速度越小，两球碰后速度也越小，水平位移越小，水平位移 测量的相对读数的相对误差大；释放点越高，入射小球碰前的速度越大，两球相碰时，相 互作用的内力越大，支柱对被碰小球的阻力不变，阻力的影响相对减小，可以较好地满足 动量守恒的条件，碰后两球的速度越大，也有利于减小测量水平位移时的相对误差，从而 使实验的误差减小。故选C。2. C【解析】【详解】由于小球A和碰撞后两球都做匀速直线运动，故可利用不这段求出碰撞前的速度为 匕=五T可利用与这段求出碰撞后的速度为旷巴一 T7是计数间隔，根据动量守恒定律有町匕=（肛+m2）v2代入整理有&西=+ m2 ）x3ABD错误，C正确。故选C。3. C【解析】【详解】用天平测滑块质量，用刻度尺测挡光片的宽度；运动时间是指挡光片通过光电门的时间, 由光电计时器计时，因此不需要停表。ABD错误，C正确。