第33講驗證動量守恒定律（練習）（原卷版）

驗證動量守恒定律（模擬精練+真題演練）1．（2023·湖南衡陽·衡陽縣第三中學?？寄M預測）如圖，某同學用平拋運動演示儀驗證碰撞中的動量守恒，實驗的主要步驟如下：

（1）將斜槽末端處的切線調(diào)成_______。（2）將O點處的小球b移開，將小球a從P點由靜止釋放，記錄下小球a在水平面上的落點位置。（3）在O點處放上小球b，再將小球a從P點由靜止釋放，記錄下兩球落在水平面上的位置，在本次操作中，小球a的質(zhì)量應_______（填“大于”“等于”或“小于”）小球b的質(zhì)量。（4）測出各落點位置與水平面上A點（OA與水平面垂直）間的距離分別為AB＝L1、AC＝L2、AD＝L3。（5）用天平測出小球a、b的質(zhì)量分別為m1、m2，若滿足m1L2＝_______，則兩小球碰撞時遵循動量守恒；若滿足_______（用m1、m2表示），則兩小球碰撞為彈性碰撞。2．（2023·云南·校聯(lián)考一模）小趙同學用圖所示的裝置驗證碰撞中的動量守恒。該同學使用頻閃相機對碰撞前后小球運動情況進行拍攝。圖中背景是放在豎直平面內(nèi)的帶方格的紙板，紙板平面與小球軌跡所在的平面平行，每個小方格的邊長為，取，實驗核心步驟如下：（1）讓小球從擋板處靜止釋放，從斜槽末端水平拋出后頻閃照片如圖（b）中的A所示。（2）把小球靜置于軌道末端，讓小球從擋板處靜止釋放，兩球在斜槽末端碰撞，碰后兩小球從斜槽末端水平拋出后頻閃照片分別如圖（b）中的B、C所示。（3）由圖結合已知數(shù)據(jù)可計算出頻閃相機閃光的周期__________s（結果保留2位有效數(shù)字）。（4）由圖結合已知數(shù)據(jù)可計算出碰懂前小球的速度__________：碰撞后小球的速度__________（結果保留2位有效數(shù)字）。（5）若碰撞中動量守恒、則________。3．（2023·河南許昌·禹州市高級中學校考模擬預測）為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個小球的碰撞是否為彈性碰撞，某同學選取了兩個體積相同、質(zhì)量不相等的小球，按下述步驟做了如下實驗：

①用天平測出兩個小球的質(zhì)量（分別為m1和m2）。②按照如圖所示的那樣，安裝好實驗裝置。將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端處的切線水平，將一斜面BC連接在斜槽末端。③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球的落點位置。④將小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，記下小球m1和m2在斜面上的落點位置。⑤用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離，圖中D、E、F點是該同學記下的小球在斜面上的幾個落點位置，到B點的距離分別為LD、LE、LF。（1）小球m1和m2需要m1___________m2；（填“大于”、“小于”或者“等于），發(fā)生碰撞后，m1的落點是圖中的___________點。（2）實驗中小球均落在斜面上，用測得的物理量來表示，只要滿足以下關系式中的哪一項___________，則說明碰撞中動量守恒；只要再滿足關系式___________，則說明兩小球的碰撞是彈性碰撞。（將正確答案前面的選項填入適當?shù)奈恢茫〢．B．C．D．4．（2023·河北滄州·統(tǒng)考一模）某高中物理興趣小組設計了如圖所示的裝置來驗證動量守恒定律。一長木板固定在水平桌面上，木板左端裝有豎直擋板，輕彈簧的一端固定在豎直擋板上，長木板右端伸出桌面，右端點為。半徑為的圓弧豎直放置在水平地面上，圓心為長木板右端點。緩慢推動質(zhì)量為的小球a，將彈簧從原長位置壓縮至點，釋放后小球從木板右端點水平拋出，落至右側圓弧上。再把質(zhì)量為、半徑與小球a相同的小球b靜止放在點，小球a壓縮彈簧后仍從點釋放，與小球b相碰后，兩球分別落至右側圓弧上。多次重復實驗，得到兩球落在圓弧上的三個平均位置分別為、、。測得長木板右端點與、、三點的連線與豎直方向的夾角分別為、、。已知小球半徑遠小于圓弧半徑。（1）關于該實驗，下列說法正確的有___________。A．小球a的質(zhì)量必須大于小球b的質(zhì)量B．長木板必須做到盡可能的光滑C．長木板必須水平放置D．需測出圓弧半徑的具體數(shù)值（2）若小球a第一次在圓弧上的落點為，則小球b在圓弧上的落點為上圖中的_________點；驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為___________（從題給、、、、、、中選擇需要的物理量表示）。5．（2023·湖北武漢·統(tǒng)考模擬預測）某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置驗證動量守恒定律，實驗主要步驟如下：ⅰ．調(diào)節(jié)氣墊導軌水平，并將氣墊導軌固定，用電子秤測得兩滑塊的質(zhì)量分別為和；ⅱ．將滑塊A、B放在導軌上，調(diào)節(jié)B的位置，使A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離與B的右端到右邊擋板的距離相等，測得；ⅲ．使A以一定的初速度沿氣墊導軌向左運動，先后與左邊擋板、B碰撞，用的“聲學秒表”軟件記錄A從與左邊擋板碰撞時刻開始到與B碰撞所用的時間，分別記錄從A和B碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間和。

請回答下列問題：（1）實驗中，A、B碰撞后的運動方向相反，則應選取質(zhì)量為______kg的滑塊作為B；（2）A、B從開始接觸到分離，A的動量減少量是______，B的動量增加量是______；（結果均保留3位有效數(shù)字）（3）A、B的這次碰撞是非彈性碰撞的依據(jù)是______。A．

B．

C．

D．6．（2023·西藏拉薩·統(tǒng)考一模）某實驗小組的同學設計了如圖1所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，實驗步驟如下：（1）在長木板的左端固定一位移傳感器（與計算機連接），并利用墊木將長木板的左端墊高，將質(zhì)量為M的滑塊甲放置在木板上，反復調(diào)整墊木的位置，直到輕推滑塊甲后，滑塊甲沿木板向下做勻速直線運動為止；（2）調(diào)整好墊木位置后，將滑塊甲緊靠位移傳感器放置，然后輕推滑塊甲，滑塊甲向下運動，與靜止在P點的質(zhì)量為m的滑塊乙（與甲的材質(zhì)相同，其一側粘有質(zhì)量不計的橡皮泥）相碰并粘在一起，再一起下滑到底端；（3）在上述過程中，通過位移傳感器在計算機上獲得了如圖2所示的st圖像，由圖可知，碰前滑塊甲的速度大小為___________；碰后滑塊乙的速度大小為___________；（兩空均用圖中所給物理量的字母表示）（4）若兩滑塊碰撞前后動量守恒，則需滿足的表達式為___________（用題干和圖中所給物理量的字母表示）。7．（2023·江西吉安·統(tǒng)考一模）為了驗證動量守恒定律，小明同學利用實驗室的器材設計制造了一套實驗裝置，如圖所示。在水平軌道SP左側安裝有一彈簧盒，可將滑塊沿軌道彈射出。實驗中使用同種材料、大小相等且一個為空心，另一個為實心的兩滑塊A和B。實驗操作步驟如下：①用天平測得兩滑塊A、B質(zhì)量分別為、；②先不放滑塊B，用滑塊A沿軌道向左按壓彈簧盒中彈簧至適當位置后松手，滑塊A由靜上彈出，A最終停止軌道上的點，測量并記錄滑塊A在水平軌道上滑行的段距離為；③再把滑塊B靜置于O點，讓滑塊A仍從彈簧盒彈出，滑塊A和滑塊B碰撞后分別停在水平軌道上的點和點，測量并記錄，；④整理并處理實驗數(shù)據(jù)，驗證A、B碰撞過程中是否滿足動量守恒定律。（1）關于本實驗，下列說法正確的是__________。A．SO段軌道越光滑，其誤差影響越小B．滑塊A空心，滑塊B實心C．滑塊A每次必須從彈簧盒的同一位置由靜止釋放D．兩滑塊與水平軌道OP段的動摩擦因數(shù)必須相等（2）若兩球碰撞前后的動量守恒，其表達式可表示為__________，若進一步研究該碰撞是否為彈性碰撞，還需要判斷關系式__________是否成立。（選填下列選項的序號A、B、C或D）A．

B．C．

D．8．（2023·內(nèi)蒙古通遼·?？寄M預測）2022年6月5日10時44分，神舟十四號飛船搭載航天員陳冬、劉洋和蔡旭哲，成功發(fā)射，并與空間站核心艙順利對接。神舟十四號飛行乘組將首次利用位于問天實驗艙的氣閘艙實施兩到三次出艙活動，并將繼續(xù)開展天宮課堂。假設劉洋想用如圖所示裝置驗證碰撞中的動量守恒，粗糙導軌水平放置，擋光板寬度為9.0mm，兩滑塊A、B被彈簧（圖中未畫出）彈開后，左側A滑塊通過左側的光電計時器，記錄時間為0.040s，右側B滑塊通過右側的光電計時器，記錄時間為0.060s，A、B質(zhì)量未知。質(zhì)量的測量是通過艙壁上打開的一個支架形狀的質(zhì)量測量儀完成的。由牛頓第二定律可知，如果給物體施加一個已知的力，并測得物體在這個力作用下的加速度，就可以求出物體的質(zhì)量。這就是動力學測量質(zhì)量的方法。（1）如圖，假如航天員在A、B兩滑塊中間夾了一個質(zhì)量不計的壓力傳感器，現(xiàn)讓艙壁支架給B滑塊一個恒力F，此時壓力傳感器示數(shù)為。將A、B對換位置，給A施加相同的恒力F，壓力傳感器示數(shù)為。據(jù)此可知A、B兩滑塊的質(zhì)量之比______。（用、表示）（2）在計算機設定的恒力F作用下，物體由靜止開始運動，用測量裝置能夠測量出支架作用距離x和時間t，從而計算出加速度a=______（用x、t表示）。（3）若測出左側A滑塊質(zhì)量為100g，A滑塊的大小為______kg·m/s，右側B滑塊質(zhì)量為150g，兩滑塊質(zhì)量與速度的乘積的矢量和______kg·m/s。（4）對于在天宮二號完成這個實驗，下列說法正確的是______。A．可以用天平測出A、B物塊的質(zhì)量B．因?qū)к壌植冢炞C碰撞中的動量守恒，先要平衡摩擦力C．這個實驗可以估算出彈簧的彈性勢能D．兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積的矢量和式中的、都是速度的大小9．（2022·天津·高考真題）某同學驗證兩個小球在斜槽末端碰撞時的動量守恒，實驗裝置如圖所示。A、B為兩個直徑相同的小球。實驗時，不放B，讓A從固定的斜槽上E點自由滾下，在水平面上得到一個落點位置；將B放置在斜槽末端，讓A再次從斜槽上E點自由滾下，與B發(fā)生正碰，在水平面上又得到兩個落點位置。三個落點位置標記為M、N、P。（1）為了確認兩個小球的直徑相同，該同學用10分度的游標卡尺對它們的直徑進行了測量，某次測量的結果如下圖所示，其讀數(shù)為__________。（2）下列關于實驗的要求哪個是正確的__________。A．斜槽的末端必須是水平的

B．斜槽的軌道必須是光滑的C．必須測出斜槽末端的高度

D．A、B的質(zhì)量必須相同（3）如果該同學實驗操作正確且碰撞可視為彈性碰撞，A、B碰后在水平面上的落點位置分別為__________、__________。（填落點位置的標記字母）10．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）“探究碰撞中的不變量”的實驗裝置如圖所示，阻力很小的滑軌上有兩輛小車A、B，給小車A一定速度去