1.4 实验：验证动量守恒定律 基础巩固题练习高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.4 实验：验证动量守恒定律 基础巩固题练习高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 657.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-21 05:34:16 | ||
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文档简介
1.4 实验：验证动量守恒定律
一、单选题
1．某同学用如图所示装置，通过半径相同的、两球的碰撞来“验证动量守恒定律”，实验中必须满足的条件是（ ）
A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差
B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球每次从轨道的不同位置由静止滚下
D．两球的质量必须相等
2．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
3．在做探究碰撞中的不变量实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，小球的半径为r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是（ ）
A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球
B．让入射球与被碰球连续10次相碰，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
D．要验证的表达式是
4．在实验室里为了验证动量守恒定律，可以采用如图所示的装置，若入射小球质量为，半径为，被碰小球质量为，半径为，则（ ）
A．， B．，
C．， D．，
5．某中学实验小组的同学在“探究碰撞中的不变量”时，利用了如图所示的实验装置进行探究，下列说法正确的是（ ）
A．要求斜槽一定是光滑
B．斜槽的末端必须水平
C．入射球每次释放点的高度可以任意调
D．入射球的质量必须与被碰球的质量相等
二、多选题
6．下列关于“探究碰撞中的不变量”实验叙述中正确的是（ ）
A．实验中探究不变量的对象是相互碰撞的两个物体组成的系统
B．实验对象在碰撞过程中存在内部相互作用的力，但外界对实验对象的合力为零
C．物体的碰撞过程，就是机械能的传递过程，可见，碰撞过程中的不变量就是机械能
D．利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，导轨必须保持水平状态
E．两个物体碰撞前要沿同一直线，碰撞后可不沿同一直线运动
7．用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是（ ）
A．A到达最低点时，两球的球心连线可以不水平
B．实验时，拉起A球，应由静止释放，以便较准确地计算小球碰前的速度
C．多次测量减小误差时，A球必须从同一高度下落
D．A、B两小球碰后可以粘合在一起共同运动
三、实验题
8．（1）在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，则下列说法中正确的是______；
A．第一、二次入射小球的落点依次是B、A
B．第一、二次入射小球的落点依次是C、B
C．第二次入射小球和被碰小球落地时间相同
D．第二次入射小球和被碰小球落地时间不相同
（2）入射小球1与被碰小球2直径相同，它们的质量m1和m2的关系应是m1______m2；
（3）安装和调整实验装置的要求是：斜槽末端切线①______；入射小球每次应从②______释放；
（4）设入射小球被碰小球的质量分别为m1、m2，不放球m2，球m1 从槽上滚下，落到B，与O点距离记为OB；放上球m2，落点分别为A和C，与O点距离分别记为OA和OC，则验证两球撞前后动量守恒的表达式为______。
9．如图是用来验证动量守恒的实验装置， 弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边沿有一竖直立柱。 实验时， 调节悬点， 使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高。 将球1拉到A点， 并使之静止， 同时把球2放在立柱上。 释放球1， 当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞。 碰后球1向左最远可摆到B点， 球2落到水平地面上的C点。 测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。 现已测出A点离水平桌面的高度为a， B点离水平桌面的高度为b， C点与桌子边沿间的水平距离为c。此外，
（1）还需要测量的量是___________、___________和___________；
（2）根据测量的数据， 该实验中动量守恒的表达式为___________。 （忽略小球的大小）
10．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为无摩擦。在实验室中我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨及质量均为M的滑块A和B进行实验，如图所示。实验步骤如下：
a.在滑块A上固定一质量为m的砝码，在滑块A和B之间放入一个处于压缩状态的轻弹簧，用电动卡销置于气垫导轨上；
b.按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当滑块A、B分别碰撞C、D挡板时计时结束，计时装置自动记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1、t2；
c.重复几次步骤a、b。问：
（1）在调整气垫导轨时应注意_______。
（2）还应测量的数据有______。
（3）滑块、被弹开过程中遵守的关系式是___。
11．在验证动量守恒定律的实验中，实验装置如同所示，a、b是两个半径相等的小球，按以下步骤进行操作：
①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
②将木板向右平移一定距离并固定，再将小球a从原固定点由静止释放，撞在木板上并在白纸上留下痕迹B；
③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C；
（1）若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1_______m2（选填“>”“=”或“<”）。
（2）为完成本实验，必须测量的物理量有_______；
A．小球a开始释放时离斜槽轨道水平面的高度h
B．木板水平向右移动的距离L
C．a球和b球的质量m1、m2
D．O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3
（3）在实验误差允许范围内，若动量守恒，其关系式应为____________（用（2）中所测物理量表示）。
（4）在实验误差允许范围内，若机械能守恒，其关系式应为_____________（用（2）中所测物理量表示）。
12．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__。
13．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x0；接着将质量为m、相同材料的滑块B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x1、x2。实验中M>m，重力加速度为g。
（1）若满足关系式____，则验证了A、B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____。（填正确选项前的字母）
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．某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰，并粘合成一体继续做匀速直线运动，他设计的装置如图所示。在小车A后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz，长木板的一端下垫着小木片用以平衡摩擦力。
（1）若已得到打点纸带如图所示，测得各计数点间距离并标在图上，A为运动起始的第一点。则应选______段来计算小车A碰撞前的速度，应选______段来计算A和B碰撞后的共同速度。
（2）已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg，由以上的测量结果可得：碰撞前两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s；碰撞后两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s。
（3）结论：_______。
15．利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验
Ⅰ．实验器材
气垫导轨、数字计时器、___________、滑块（两个）、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
Ⅱ．实验过程
（1）测质量：用天平测出滑块的质量。
（2）安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。
（3）实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的___________。
（4）改变条件，重复实验：
①改变滑块的___________；
②改变滑块的初速度大小和方向。
（5）验证：一维碰撞中的___________。
Ⅲ．数据处理
（1）滑块速度的测量：v=，式中Δx为滑块上挡光片的宽度（仪器说明书上给出，也可直接测量），Δt为数字计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门的时间。
（2）验证的表达式：________。
16．某同学利用图甲所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连。接通电源，用手推动小车前进一段距离放手，小车1匀速运动与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。
（1）利用图乙可知两车碰撞后速度大小为___________m/s；
（2）若小车1的质量（含橡皮泥）为2m，小车2的质量为m，根据纸带数据可知碰撞过程动量___________（选填“守恒”或“不守恒”）；
（3）关于该实验的相关说法正确的是___________。
A．碰撞前后纸带均有匀速段是判断平衡好摩擦力的依据；
B．若小车1前端没贴橡皮泥，不影响该装置验证动量守恒。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．C
3．D
4．C
5．B
6．ABD
7．BCD
8． AC 大于 水平 同一高度静止释放 m1OB=m1OA+m2OC
9． 弹性球1、2的质量m1、m2 立柱高h 桌面高H 2m1=2m1＋m2
10． 调整导轨水平 滑块左端至板的距离，滑块右端到板的距离
11． > CD
12． 0.420 挡光片中心
13． C
14． BC DE 0.420 0.417 在误差允许的范围内，碰撞前两车质量与速度乘积之和等于碰撞后两车质量与速度乘积之和
15． 天平 速度 质量 动量守恒 mv1+mv2=mv1'+mv2'
16． 1.14m/s； 守恒； A
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．某同学用如图所示装置，通过半径相同的、两球的碰撞来“验证动量守恒定律”，实验中必须满足的条件是（ ）
A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差
B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球每次从轨道的不同位置由静止滚下
D．两球的质量必须相等
2．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
3．在做探究碰撞中的不变量实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，小球的半径为r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是（ ）
A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球
B．让入射球与被碰球连续10次相碰，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
D．要验证的表达式是
4．在实验室里为了验证动量守恒定律，可以采用如图所示的装置，若入射小球质量为，半径为，被碰小球质量为，半径为，则（ ）
A．， B．，
C．， D．，
5．某中学实验小组的同学在“探究碰撞中的不变量”时，利用了如图所示的实验装置进行探究，下列说法正确的是（ ）
A．要求斜槽一定是光滑
B．斜槽的末端必须水平
C．入射球每次释放点的高度可以任意调
D．入射球的质量必须与被碰球的质量相等
二、多选题
6．下列关于“探究碰撞中的不变量”实验叙述中正确的是（ ）
A．实验中探究不变量的对象是相互碰撞的两个物体组成的系统
B．实验对象在碰撞过程中存在内部相互作用的力，但外界对实验对象的合力为零
C．物体的碰撞过程，就是机械能的传递过程，可见，碰撞过程中的不变量就是机械能
D．利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，导轨必须保持水平状态
E．两个物体碰撞前要沿同一直线，碰撞后可不沿同一直线运动
7．用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是（ ）
A．A到达最低点时，两球的球心连线可以不水平
B．实验时，拉起A球，应由静止释放，以便较准确地计算小球碰前的速度
C．多次测量减小误差时，A球必须从同一高度下落
D．A、B两小球碰后可以粘合在一起共同运动
三、实验题
8．（1）在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，则下列说法中正确的是______；
A．第一、二次入射小球的落点依次是B、A
B．第一、二次入射小球的落点依次是C、B
C．第二次入射小球和被碰小球落地时间相同
D．第二次入射小球和被碰小球落地时间不相同
（2）入射小球1与被碰小球2直径相同，它们的质量m1和m2的关系应是m1______m2；
（3）安装和调整实验装置的要求是：斜槽末端切线①______；入射小球每次应从②______释放；
（4）设入射小球被碰小球的质量分别为m1、m2，不放球m2，球m1 从槽上滚下，落到B，与O点距离记为OB；放上球m2，落点分别为A和C，与O点距离分别记为OA和OC，则验证两球撞前后动量守恒的表达式为______。
9．如图是用来验证动量守恒的实验装置， 弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边沿有一竖直立柱。 实验时， 调节悬点， 使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高。 将球1拉到A点， 并使之静止， 同时把球2放在立柱上。 释放球1， 当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞。 碰后球1向左最远可摆到B点， 球2落到水平地面上的C点。 测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。 现已测出A点离水平桌面的高度为a， B点离水平桌面的高度为b， C点与桌子边沿间的水平距离为c。此外，
（1）还需要测量的量是___________、___________和___________；
（2）根据测量的数据， 该实验中动量守恒的表达式为___________。 （忽略小球的大小）
10．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为无摩擦。在实验室中我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨及质量均为M的滑块A和B进行实验，如图所示。实验步骤如下：
a.在滑块A上固定一质量为m的砝码，在滑块A和B之间放入一个处于压缩状态的轻弹簧，用电动卡销置于气垫导轨上；
b.按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当滑块A、B分别碰撞C、D挡板时计时结束，计时装置自动记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1、t2；
c.重复几次步骤a、b。问：
（1）在调整气垫导轨时应注意_______。
（2）还应测量的数据有______。
（3）滑块、被弹开过程中遵守的关系式是___。
11．在验证动量守恒定律的实验中，实验装置如同所示，a、b是两个半径相等的小球，按以下步骤进行操作：
①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
②将木板向右平移一定距离并固定，再将小球a从原固定点由静止释放，撞在木板上并在白纸上留下痕迹B；
③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C；
（1）若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1_______m2（选填“>”“=”或“<”）。
（2）为完成本实验，必须测量的物理量有_______；
A．小球a开始释放时离斜槽轨道水平面的高度h
B．木板水平向右移动的距离L
C．a球和b球的质量m1、m2
D．O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3
（3）在实验误差允许范围内，若动量守恒，其关系式应为____________（用（2）中所测物理量表示）。
（4）在实验误差允许范围内，若机械能守恒，其关系式应为_____________（用（2）中所测物理量表示）。
12．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__。
13．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x0；接着将质量为m、相同材料的滑块B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x1、x2。实验中M>m，重力加速度为g。
（1）若满足关系式____，则验证了A、B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____。（填正确选项前的字母）
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．某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰，并粘合成一体继续做匀速直线运动，他设计的装置如图所示。在小车A后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz，长木板的一端下垫着小木片用以平衡摩擦力。
（1）若已得到打点纸带如图所示，测得各计数点间距离并标在图上，A为运动起始的第一点。则应选______段来计算小车A碰撞前的速度，应选______段来计算A和B碰撞后的共同速度。
（2）已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg，由以上的测量结果可得：碰撞前两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s；碰撞后两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s。
（3）结论：_______。
15．利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验
Ⅰ．实验器材
气垫导轨、数字计时器、___________、滑块（两个）、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
Ⅱ．实验过程
（1）测质量：用天平测出滑块的质量。
（2）安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。
（3）实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的___________。
（4）改变条件，重复实验：
①改变滑块的___________；
②改变滑块的初速度大小和方向。
（5）验证：一维碰撞中的___________。
Ⅲ．数据处理
（1）滑块速度的测量：v=，式中Δx为滑块上挡光片的宽度（仪器说明书上给出，也可直接测量），Δt为数字计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门的时间。
（2）验证的表达式：________。
16．某同学利用图甲所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连。接通电源，用手推动小车前进一段距离放手，小车1匀速运动与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。
（1）利用图乙可知两车碰撞后速度大小为___________m/s；
（2）若小车1的质量（含橡皮泥）为2m，小车2的质量为m，根据纸带数据可知碰撞过程动量___________（选填“守恒”或“不守恒”）；
（3）关于该实验的相关说法正确的是___________。
A．碰撞前后纸带均有匀速段是判断平衡好摩擦力的依据；
B．若小车1前端没贴橡皮泥，不影响该装置验证动量守恒。
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参考答案：
1．B
2．C
3．D
4．C
5．B
6．ABD
7．BCD
8． AC 大于 水平 同一高度静止释放 m1OB=m1OA+m2OC
9． 弹性球1、2的质量m1、m2 立柱高h 桌面高H 2m1=2m1＋m2
10． 调整导轨水平 滑块左端至板的距离，滑块右端到板的距离
11． > CD
12． 0.420 挡光片中心
13． C
14． BC DE 0.420 0.417 在误差允许的范围内，碰撞前两车质量与速度乘积之和等于碰撞后两车质量与速度乘积之和
15． 天平 速度 质量 动量守恒 mv1+mv2=mv1'+mv2'
16． 1.14m/s； 守恒； A
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