人教版选择性必修一 1.4 验证动量守恒实验专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修一 1.4 验证动量守恒实验专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-30 20:05:43 | ||
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文档简介
人教版选择性必修一第一章验证动量守恒实验专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 用如图所示的装置来验证动量守恒定律，斜槽轨道固定在水平桌面上，入射小球、被碰小球分别为、，则下列做法正确的是( )
A. 和可以是半径不同的小球 B. 小球每次必须从斜轨同一位置释放
C. 选用两球的质量应满足 D. 必须用秒表测定小球在空中飞行的时间
2. 在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球的质量为，被碰球的质量为，小球的半径为，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
3. 在“利用斜槽末端小球碰撞探究不变量”的实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端点的切线保持水平，这样做的目的是使( )
A. 入射球得到较大的速度 B. 入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向
C. 入射球与被碰球碰撞时动能无损失 D. 入射球与被碰球碰后均能从同一高度飞出
4. 如图甲，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通电源后，让小车做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。电源频率为，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点的距离标在图上。若小车的质量为，小车的质量为，根据纸带数据，碰后两小车的总动量是( )
图甲
图乙
A. B. C. D.
5. 在验证动量守恒定律时，晓宇设计了如图所示的实验装置，并进行了如下的操作：将光电门、固定在长木板上，并适当地将长木板的右端垫高，将滑块放在光电门右侧，将滑块放在两光电门之间，轻推滑块使其沿长木板向下运动，两滑块碰后粘合为一体。已知滑块、的质量分别为，滑块通过光电门、时的挡光时间分别为，遮光条的宽度为。以下说法不正确的是( )
A. 右端垫高的目的是为了平衡两滑块滑动过程受到的摩擦力
B. 两滑块与板的动摩擦因数应相同
C. 两个滑块碰撞过程中总动能不变
D. 验证动量守恒的表达式为
6. 某同学利用如图所示的装置来验证两个大小相等的小球、碰撞过程中是否满足动量守恒定律。他将小球用轻质细线系于点，测得悬点到小球重心的距离为，然后将小球拉到细线偏离竖直方向角后由静止释放，小球运动到最低点与静止在平台边缘的小球正碰，碰后小球做平抛运动，小球向左摆到最高点时细线与竖直方向的夹角为，已知重力加速度为，则下列说法正确的是
A. 小球的质量一定大于小球的质量
B. 小球的质量等于小球的质量
C. 要验证两小球碰撞过程中是否动量守恒，只需测量小球的落点到平台边缘的距离
D. 要验证两小球碰撞过程中是否动量守恒，还需测量两小球的质量、小球的落点到平台边缘的距离以及平台的高度
7. 图甲为验证动量守恒定律的实验装置图，让小车拖着纸带向左运动，与静止的小车碰撞，碰撞后两车粘在一起继续运动。图乙是实验得到的一条点迹清晰的纸带，设，，，小车和含橡皮泥的质量分别为和，则应验证的关系式为( )
A. B.
C. D.
8. 小梁同学利用如图所示的装置来探究碰撞中的不变量，将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。先将小球从斜槽上某一位置静止释放未放小球，把小球的落点位置标记为；然后在斜槽末端放上小球，再将小球从原先位置静止释放与小球发生弹性正碰，把小球与的落点位置分别标记为和。若将小球抛出点的正下方标记为，小球的质量大于的质量，则、、、四点位置分布正确的应为( )
A.
B.
C.
9. A、两小物块在一水平长直气垫导轨上相碰，用频闪照相机每隔时间连续拍照四次，拍得如图所示的照片，已知四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内，不计两小物块的大小及碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断( )
A. 第一次拍照时物块在处，并且：：
B. 第一次拍照时物块在处，并且：：
C. 第一次拍照时物块在处，并且：：
D. 第一次拍照时物块在处，并且：：
10. 用图示装置做“验证动量守恒定律”实验，在滑块、上分别装有相同的挡光片及弹簧圈，测出挡光片宽度、滑块、的质量分别为、实验时打开气泵，让滑块以一定的初速度向左运动并与静止的滑块碰撞，记下滑块经过光电门的挡光时间和滑块、分别经过光电门的挡光时间和，下列相关说法中正确的是( )
A. 滑块、的质量必须相等
B. 实验前调节导轨平衡时，不用打开气泵，只需滑块能在任意位置平衡即可
C. 若实验发现略大于，可能的原因是导轨左端偏低
D. 若实验发现，说明碰撞时动量守恒且无机械能损失
二、实验题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 如图甲所示为验证动量守恒定律的实验装置。实验过程为：按图甲安装好器材，在地面上平放白纸和复写纸，用天平测量入射球和靶球质量、先使入射球从斜槽上固定位置由静止开始滚下，落到复写纸上，重复上述操作多次；再把靶球放在水平槽末端，让入射球仍从位置由静止开始滚下，和靶球碰撞后继续向前运动落到复写纸上，重复操作多次。最终记录纸上得到的落点痕迹如图乙所示。
关于本实验下列说法正确的是______。
A.重锤线的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点
B.应使
C.实验中记录纸的位置可以移动
D.斜槽要固定好，末端切线需要调节水平
按照本实验方法，该同学确定了落地点的平均位置、、并测出了、、间的距离分别为、、，则验证动量守恒定律的表达式是______。
12. 如图所示是验证动量守恒定律实验中获得的频闪照片，已知、两滑块的质量分别是、，滑块向右运动，与原来处于静止状态的滑块碰撞；碰撞前后共进行了四次拍摄，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后。并且、滑块在拍摄频闪照片的这段时间内是在至这段范围内运动以滑块上的箭头位置为准，试根据频闪照片闪光时间间隔为回答问题。
根据频闪照片分析可知碰撞发生位置在___________刻度处；
滑块碰撞前的速度记为，由上图数据可计算得：
滑块碰撞后的速度________，滑块碰撞后的速度________；
根据频闪照片分析，两滑块组成的系统在相互作用过程中，若满足表达式_____________________________用题干及问所给字母表示可以得出的结论：在误差范围内，两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒。
13. 光电计时器同打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示；、分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从、间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。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的运动。
我们可以用带有光电门、的气垫导轨以及滑块和来验证动量守恒定律，实验装置如图乙所示，采用的实验步骤如下：
A.用天平分别测出滑块、的质量、；
B.调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；
C.在和间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，系统静止放置在气垫导轨上。
D.用游标卡尺测量小滑块的宽度，卡尺示数如图丙所示，读出滑块的宽度________。
E.按下电钮放开卡销，光电门、各自连接的计时器显示的挡光时间分别为和。滑块通过光电门的速度________，滑块通过光电门的速度________。结果保留三位有效数字
利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是________。用题中字母表示
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.为使两球发生正碰，入射小球的半径必须与被碰小球的半径相同，故A错误；
B.在同一组实验的多次碰撞中，为使小球到达轨道末端的速度相等，每次入射小球必须从斜槽上的同一位置由静止释放，故B正确；
C.为防止两球碰撞后入射球反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，即选用两球的质量应满足，故C错误；
D.小球离开轨道后做平抛运动，小球做平抛运动抛出点的高度相等的，做平抛运动的时间相等，小球的水平位移与初速度成正比，可以用水平位移代替初速度，实验不需要用秒表测时间，故D错误。
故选B。
本题考查了验证动量守恒实验的注意事项，知道实验原理、实验注意事项即可正确解题；小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相等，水平位移与初速度成正比，可以用水平位移表示初速度。
为使两球发生正碰，两球半径应相等，为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，根据实验原理与实验注意事项分析答题。
2.【答案】
【解析】
【分析】
要保证碰撞前后球的速度方向保持不变，则必须让球的质量大于球的质量为了保证每次小球运动的情况相同，故应该让入射小球每次从同一位置滚下。本题要验证动量守恒定律定律即，故需验证。
本实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一水平面上，故下落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目。
【解答】
A.实验要求入射球与被碰球的半径相同，但它们的质量应不同，入射球的质量应大于被碰球的质量，这样就不致于出现入射小球的反弹，从而减小实验的误差。所以选项A的说法是错误的。
B.让入射小球与被碰小球连续次相碰的目的是为了减小实验的偶然误差，这就要求入射小球每次都要从斜槽上的同一位置滚下，然后用画圆找圆心的方法求平均落点。若每次小球都从不同的位置滚下，找平均落点是没有任何意义的。选项B的说法是错误的。
对图示情况，首先要搞清楚、、分别是谁的落点。还要知道，不管是入射小球还是被碰小球，它们出射的起始位置都是点。图中是入射小球不发生碰撞时飞出的水平距离；是被碰小球飞出的水平距离；是入射小球碰撞后飞出的水平距离。由于它们都是从同一高度做平抛运动，运动的时间相同，故可以用水平位移代表水平速度，
则应有，选项D正确C错误。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
这个实验是利用平抛运动的规律获得小球碰撞前后的速度，在实验中让小球在固定斜槽滚下后，做平抛运动，记录下平抛后运动轨迹，然后在运动轨迹上标出特殊点，对此进行处理，由于是同一个轨迹，因此要求抛出的小球初速度是相同的，所以在实验时必须确保抛出速度方向是水平的。
在本实验中如何实现让小球做平抛运动是关键，因此实验中关键是斜槽末端槽口的切线保持水平及固定后的斜槽要竖直。
【解答】
研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，所以让斜槽末端点的切线保持水平，这样做的目的是使入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向，故ACD错误，B正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据图示纸带求出碰撞后两小车的速度，然后求出碰撞后两小车的总动量。
本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，知道碰撞中如何利用纸带求解碰撞前后的速度，根据图示纸带求出碰撞后的速度即可解题。
【解答】
推动小车由静止开始运动，小车有个加速过程，在碰撞前小车做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段；碰撞过程是一个变速运动的过程，两车碰撞后的一起做匀速直线运动，在相同的时间内通过相同的位移，应选DE段来计算碰后共同的速度。
打点计时器电源频率为，打点时间间隔，
碰后两小车的共同速度为，
碰后两小车的总动量，故A正确，BCD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查验证动量守恒的实验，系统不受外力或所受合外力为零时，系统动量守恒，所以实验前应适当地将长木板的右端垫高，平衡两滑块受到的摩擦力，若碰撞过程动量守恒，则碰前滑块的动量应等于碰后两滑块、的总动量，由此分析解答。
【解答】
适当地将长木板的右端垫高是为了使物块的重力沿斜面向下的分力平衡其运动所受摩擦力，两滑块与板的动摩擦因数应相同，否则不能同时平衡两物块所受摩擦力，AB正确；
C.两物块碰撞后粘合到一起，机械能有损失，总动能减小，C错误；
D.若碰撞过程动量守恒，则有，D正确。
本题选不正确的，故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
两球发生碰撞后，为防止小球反弹保证小球继续向左运动，小球的质量应大于小球的质量；
根据实验原理与机械能守恒定律、动量守恒定律求出需要验证的表达式，然后确定需要测量的量。
本题解题的关键是要明确两小球的运动过程以及过程中机械能何时守恒，动量何时守恒，明确机械能守恒及动量守恒的条件以及应用，分析清楚小球运动过程、理解实验原理、应用机械能守恒定律与动量守恒定律即可解题。
【解答】
为实现碰撞后小球继续向左运动，入射小球和被碰小球的质量、、必须满足的关系是，故AB错误；
小球下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：
解得：
小球与小球碰撞后继续运动，在小球碰后到达最左端的过程中，机械能守恒，
由机械能守恒定律得：，
解得：
碰撞后球做平抛运动，水平方向：，竖直方向：，解得：
如果碰撞过程系统动量守恒，以向左为正方向，
由动量守恒定律得：动量守恒的表达式为：，
即：
所以要验证两小球碰撞过程中是否动量守恒，还需测量两小球的质量、小球的落点到平台边缘的距离以及平台的高度，故C错误，D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：从纸带可知碰撞前小车匀速直线运动，碰撞后两车粘在一起继续做匀速直线运动，利用这段可求出碰撞前的速度，利用这段可求出碰撞后的速度，是计数间隔。根据动量守恒定律有，则有，整理后有：，在实验误差允许的范围内，满足上式，可验证碰撞前后系统的动量守恒。
故ABD错误，C正确；
故选：。
根据纸带间距解得速度，结合动量守恒定律推导需要验证的表达式。
本题考查了验证动量守恒定律实验，知道实验注意事项与动量守恒的条件是解题的前提，根据图乙数据可求出小车的速度即可解题。
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据通过实验的原理确定需要测量的物理量，小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相同，水平位移与出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根据动量守恒定律求出需要验证的表达式。
本题考查验证动量守恒定律的条件，注意掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键，注意理解动量守恒定律的条件。
【解答】
根据操作过程，点是入射球在不碰撞时的落点，是入射小球在碰撞后的落点，那么一定在的右边。又因为点是被碰撞小球碰撞后的落点，那么，点一定在的右边，故AC错误，B正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：由题意“四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内”可以判断出，物块在碰撞前处于静止状态，在碰撞前沿轴正方向运动，碰撞后沿轴负方向运动，沿轴正方向运动，由此得出碰撞发生在的点处即碰撞前所处的位置。碰撞是在第三次拍照与第四次拍照之间发生，第四次拍照时运动到的点处，运动到的点处，从而可知第一次拍照时，在的点处沿轴正方向运动；第二、三次拍照时分别在的点处和的点处。
碰撞前，的速度，设碰撞后到第四次拍照的时间为，有；
碰撞后，、的速度大小分别为：，，因，所以和的大小相等，都等于；
取向右为正方向，由动量守恒定律，有：，以上各式联立，解得：：：，故ACD错误，B正确。
故选：。
“四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内”可以判断出，物块在碰撞前处于静止状态，在碰撞前沿轴正方向运动，碰撞后沿轴负方向运动，沿轴正方向运动，判断第一次拍照时物块的位置。根据运动学速度公式求出碰撞前的速度和碰撞后、的速度，由动量守恒定律求：。
解决本题的关键是理清、两小物块的运动过程，分析两个物体的运动状态，由动量守恒定律求解质量之比。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查“验证动量守恒定律”实验．要验证的表达式为，明确该实验原理是解题的关键。平时同学们应该加强实验实践，而不是空洞的记忆实验。
【解答】
A、验证动量守恒定律，只要滑块、的质量已知就可以了，不要求滑块、的质量必须相等，故A错误；
B、调节导轨平衡时，必须要打开气泵，否则有较大的摩擦力，导致两滑块运动过程中的合力不为零，则动量不守恒，故B错误；
C、光电门测速原理为物体在极短时间内的平均速度等于瞬时速度。所以碰前的速度为，碰后、的速度分别为、，则碰前系统动量为，碰后系统动量为，碰前动量大于碰后动量，则应该是合外力对系统有负的冲量，可能的原因是导轨左端偏高，故C错误；
D、若动量守恒，则应该有，若机械能守恒，则有，联立可得，故D正确。
11.【答案】；。
【解析】解：、球离开水平槽后做平抛运动，实验需要测量小球的水平位移，需要用确定水平槽末端在白纸上的投影点，重锤线的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点，故A正确；
B、为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于靶球的质量，即应使，故B正确；
C、实验需要测量小球离开水平轨道后的水平位移，如果记录纸发生了移动，则实验将出现水平距离测量不准确的现象，实验中记录纸的位置不可以移动，故C错误；
D、为使小球离开轨道后做平抛运动，斜槽要固定好，末端切线需要调节水平，故D正确。
故选：。
两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
小球离开水平槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，小球做平抛运动的时间相等，
则：
即：，
而：，，，
则：；
故答案为：；。
为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于靶球的质量，根据实验原理与实验注意事项分析各选项答题。
两球碰撞过程系统动量守恒，根据动量守恒定律可求得动量守恒的表达式。
本题考查了碰撞过程验证动量守恒定律实验，理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提与关键，应用动量守恒定律与平抛运动规律可以解题。
12.【答案】；，；。
【解析】
【分析】
本题主要考查验证动量守恒定律，解决本题的关键在于对实验步骤及实验原理的正确掌握。
根据图像判断；
根据速度公式求解；
两滑块组成的系统在相互作用过程中，验证是否成立。
【解答】
由碰撞前 位置可知碰撞发生在处
碰后的位置在， ，处，则
碰后的位置在 ， ，处，则
；
滑块组成的系统在相互作用过程中，若满足表达式，可以得出的结论：在误差范围内，两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒。
故答案为：；，；。
13.【答案】；；；。
【解析】
【分析】
游标卡尺的读数的方法是先读主尺的刻度，再看游标尺上有多少个刻度，再看游标尺的第几个刻度线与主尺上的刻度线对齐，则游标尺的读数为，则总的读数为主尺上的读数游标尺的读数为。
滑块的宽度除以滑块通过光电门的时间即为滑块通过光电门时的速度。
由于系统水平方向所受合外力为，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为，故在释放后系统的动量仍然为，则有。
一定要掌握游标卡尺的读数的方法，这是高考的重点内容。
【解答】
滑块的宽度应该是主尺的示数与副尺的示数的和，而副尺共有个小格，即精确到，由于第三个小格与主尺刻度线对齐，故读数为，所以滑块的宽度为；
滑块通过光电门的速度；
滑块通过光电门的速度；
由于系统水平方向所受合外力为，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为，故在释放后系统的动量仍然为，则有。
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 用如图所示的装置来验证动量守恒定律，斜槽轨道固定在水平桌面上，入射小球、被碰小球分别为、，则下列做法正确的是( )
A. 和可以是半径不同的小球 B. 小球每次必须从斜轨同一位置释放
C. 选用两球的质量应满足 D. 必须用秒表测定小球在空中飞行的时间
2. 在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球的质量为，被碰球的质量为，小球的半径为，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
3. 在“利用斜槽末端小球碰撞探究不变量”的实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端点的切线保持水平，这样做的目的是使( )
A. 入射球得到较大的速度 B. 入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向
C. 入射球与被碰球碰撞时动能无损失 D. 入射球与被碰球碰后均能从同一高度飞出
4. 如图甲，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通电源后，让小车做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。电源频率为，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点的距离标在图上。若小车的质量为，小车的质量为，根据纸带数据，碰后两小车的总动量是( )
图甲
图乙
A. B. C. D.
5. 在验证动量守恒定律时，晓宇设计了如图所示的实验装置，并进行了如下的操作：将光电门、固定在长木板上，并适当地将长木板的右端垫高，将滑块放在光电门右侧，将滑块放在两光电门之间，轻推滑块使其沿长木板向下运动，两滑块碰后粘合为一体。已知滑块、的质量分别为，滑块通过光电门、时的挡光时间分别为，遮光条的宽度为。以下说法不正确的是( )
A. 右端垫高的目的是为了平衡两滑块滑动过程受到的摩擦力
B. 两滑块与板的动摩擦因数应相同
C. 两个滑块碰撞过程中总动能不变
D. 验证动量守恒的表达式为
6. 某同学利用如图所示的装置来验证两个大小相等的小球、碰撞过程中是否满足动量守恒定律。他将小球用轻质细线系于点，测得悬点到小球重心的距离为，然后将小球拉到细线偏离竖直方向角后由静止释放，小球运动到最低点与静止在平台边缘的小球正碰，碰后小球做平抛运动，小球向左摆到最高点时细线与竖直方向的夹角为，已知重力加速度为，则下列说法正确的是
A. 小球的质量一定大于小球的质量
B. 小球的质量等于小球的质量
C. 要验证两小球碰撞过程中是否动量守恒，只需测量小球的落点到平台边缘的距离
D. 要验证两小球碰撞过程中是否动量守恒，还需测量两小球的质量、小球的落点到平台边缘的距离以及平台的高度
7. 图甲为验证动量守恒定律的实验装置图，让小车拖着纸带向左运动，与静止的小车碰撞，碰撞后两车粘在一起继续运动。图乙是实验得到的一条点迹清晰的纸带，设，，，小车和含橡皮泥的质量分别为和，则应验证的关系式为( )
A. B.
C. D.
8. 小梁同学利用如图所示的装置来探究碰撞中的不变量，将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。先将小球从斜槽上某一位置静止释放未放小球，把小球的落点位置标记为；然后在斜槽末端放上小球，再将小球从原先位置静止释放与小球发生弹性正碰，把小球与的落点位置分别标记为和。若将小球抛出点的正下方标记为，小球的质量大于的质量，则、、、四点位置分布正确的应为( )
A.
B.
C.
9. A、两小物块在一水平长直气垫导轨上相碰，用频闪照相机每隔时间连续拍照四次，拍得如图所示的照片，已知四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内，不计两小物块的大小及碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断( )
A. 第一次拍照时物块在处，并且：：
B. 第一次拍照时物块在处，并且：：
C. 第一次拍照时物块在处，并且：：
D. 第一次拍照时物块在处，并且：：
10. 用图示装置做“验证动量守恒定律”实验，在滑块、上分别装有相同的挡光片及弹簧圈，测出挡光片宽度、滑块、的质量分别为、实验时打开气泵，让滑块以一定的初速度向左运动并与静止的滑块碰撞，记下滑块经过光电门的挡光时间和滑块、分别经过光电门的挡光时间和，下列相关说法中正确的是( )
A. 滑块、的质量必须相等
B. 实验前调节导轨平衡时，不用打开气泵，只需滑块能在任意位置平衡即可
C. 若实验发现略大于，可能的原因是导轨左端偏低
D. 若实验发现，说明碰撞时动量守恒且无机械能损失
二、实验题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 如图甲所示为验证动量守恒定律的实验装置。实验过程为：按图甲安装好器材，在地面上平放白纸和复写纸，用天平测量入射球和靶球质量、先使入射球从斜槽上固定位置由静止开始滚下，落到复写纸上，重复上述操作多次；再把靶球放在水平槽末端，让入射球仍从位置由静止开始滚下，和靶球碰撞后继续向前运动落到复写纸上，重复操作多次。最终记录纸上得到的落点痕迹如图乙所示。
关于本实验下列说法正确的是______。
A.重锤线的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点
B.应使
C.实验中记录纸的位置可以移动
D.斜槽要固定好，末端切线需要调节水平
按照本实验方法，该同学确定了落地点的平均位置、、并测出了、、间的距离分别为、、，则验证动量守恒定律的表达式是______。
12. 如图所示是验证动量守恒定律实验中获得的频闪照片，已知、两滑块的质量分别是、，滑块向右运动，与原来处于静止状态的滑块碰撞；碰撞前后共进行了四次拍摄，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后。并且、滑块在拍摄频闪照片的这段时间内是在至这段范围内运动以滑块上的箭头位置为准，试根据频闪照片闪光时间间隔为回答问题。
根据频闪照片分析可知碰撞发生位置在___________刻度处；
滑块碰撞前的速度记为，由上图数据可计算得：
滑块碰撞后的速度________，滑块碰撞后的速度________；
根据频闪照片分析，两滑块组成的系统在相互作用过程中，若满足表达式_____________________________用题干及问所给字母表示可以得出的结论：在误差范围内，两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒。
13. 光电计时器同打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示；、分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从、间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。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的运动。
我们可以用带有光电门、的气垫导轨以及滑块和来验证动量守恒定律，实验装置如图乙所示，采用的实验步骤如下：
A.用天平分别测出滑块、的质量、；
B.调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；
C.在和间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，系统静止放置在气垫导轨上。
D.用游标卡尺测量小滑块的宽度，卡尺示数如图丙所示，读出滑块的宽度________。
E.按下电钮放开卡销，光电门、各自连接的计时器显示的挡光时间分别为和。滑块通过光电门的速度________，滑块通过光电门的速度________。结果保留三位有效数字
利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是________。用题中字母表示
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.为使两球发生正碰，入射小球的半径必须与被碰小球的半径相同，故A错误；
B.在同一组实验的多次碰撞中，为使小球到达轨道末端的速度相等，每次入射小球必须从斜槽上的同一位置由静止释放，故B正确；
C.为防止两球碰撞后入射球反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，即选用两球的质量应满足，故C错误；
D.小球离开轨道后做平抛运动，小球做平抛运动抛出点的高度相等的，做平抛运动的时间相等，小球的水平位移与初速度成正比，可以用水平位移代替初速度，实验不需要用秒表测时间，故D错误。
故选B。
本题考查了验证动量守恒实验的注意事项，知道实验原理、实验注意事项即可正确解题；小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相等，水平位移与初速度成正比，可以用水平位移表示初速度。
为使两球发生正碰，两球半径应相等，为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，根据实验原理与实验注意事项分析答题。
2.【答案】
【解析】
【分析】
要保证碰撞前后球的速度方向保持不变，则必须让球的质量大于球的质量为了保证每次小球运动的情况相同，故应该让入射小球每次从同一位置滚下。本题要验证动量守恒定律定律即，故需验证。
本实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一水平面上，故下落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目。
【解答】
A.实验要求入射球与被碰球的半径相同，但它们的质量应不同，入射球的质量应大于被碰球的质量，这样就不致于出现入射小球的反弹，从而减小实验的误差。所以选项A的说法是错误的。
B.让入射小球与被碰小球连续次相碰的目的是为了减小实验的偶然误差，这就要求入射小球每次都要从斜槽上的同一位置滚下，然后用画圆找圆心的方法求平均落点。若每次小球都从不同的位置滚下，找平均落点是没有任何意义的。选项B的说法是错误的。
对图示情况，首先要搞清楚、、分别是谁的落点。还要知道，不管是入射小球还是被碰小球，它们出射的起始位置都是点。图中是入射小球不发生碰撞时飞出的水平距离；是被碰小球飞出的水平距离；是入射小球碰撞后飞出的水平距离。由于它们都是从同一高度做平抛运动，运动的时间相同，故可以用水平位移代表水平速度，
则应有，选项D正确C错误。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
这个实验是利用平抛运动的规律获得小球碰撞前后的速度，在实验中让小球在固定斜槽滚下后，做平抛运动，记录下平抛后运动轨迹，然后在运动轨迹上标出特殊点，对此进行处理，由于是同一个轨迹，因此要求抛出的小球初速度是相同的，所以在实验时必须确保抛出速度方向是水平的。
在本实验中如何实现让小球做平抛运动是关键，因此实验中关键是斜槽末端槽口的切线保持水平及固定后的斜槽要竖直。
【解答】
研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，所以让斜槽末端点的切线保持水平，这样做的目的是使入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向，故ACD错误，B正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据图示纸带求出碰撞后两小车的速度，然后求出碰撞后两小车的总动量。
本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，知道碰撞中如何利用纸带求解碰撞前后的速度，根据图示纸带求出碰撞后的速度即可解题。
【解答】
推动小车由静止开始运动，小车有个加速过程，在碰撞前小车做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段；碰撞过程是一个变速运动的过程，两车碰撞后的一起做匀速直线运动，在相同的时间内通过相同的位移，应选DE段来计算碰后共同的速度。
打点计时器电源频率为，打点时间间隔，
碰后两小车的共同速度为，
碰后两小车的总动量，故A正确，BCD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查验证动量守恒的实验，系统不受外力或所受合外力为零时，系统动量守恒，所以实验前应适当地将长木板的右端垫高，平衡两滑块受到的摩擦力，若碰撞过程动量守恒，则碰前滑块的动量应等于碰后两滑块、的总动量，由此分析解答。
【解答】
适当地将长木板的右端垫高是为了使物块的重力沿斜面向下的分力平衡其运动所受摩擦力，两滑块与板的动摩擦因数应相同，否则不能同时平衡两物块所受摩擦力，AB正确；
C.两物块碰撞后粘合到一起，机械能有损失，总动能减小，C错误；
D.若碰撞过程动量守恒，则有，D正确。
本题选不正确的，故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
两球发生碰撞后，为防止小球反弹保证小球继续向左运动，小球的质量应大于小球的质量；
根据实验原理与机械能守恒定律、动量守恒定律求出需要验证的表达式，然后确定需要测量的量。
本题解题的关键是要明确两小球的运动过程以及过程中机械能何时守恒，动量何时守恒，明确机械能守恒及动量守恒的条件以及应用，分析清楚小球运动过程、理解实验原理、应用机械能守恒定律与动量守恒定律即可解题。
【解答】
为实现碰撞后小球继续向左运动，入射小球和被碰小球的质量、、必须满足的关系是，故AB错误；
小球下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：
解得：
小球与小球碰撞后继续运动，在小球碰后到达最左端的过程中，机械能守恒，
由机械能守恒定律得：，
解得：
碰撞后球做平抛运动，水平方向：，竖直方向：，解得：
如果碰撞过程系统动量守恒，以向左为正方向，
由动量守恒定律得：动量守恒的表达式为：，
即：
所以要验证两小球碰撞过程中是否动量守恒，还需测量两小球的质量、小球的落点到平台边缘的距离以及平台的高度，故C错误，D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：从纸带可知碰撞前小车匀速直线运动，碰撞后两车粘在一起继续做匀速直线运动，利用这段可求出碰撞前的速度，利用这段可求出碰撞后的速度，是计数间隔。根据动量守恒定律有，则有，整理后有：，在实验误差允许的范围内，满足上式，可验证碰撞前后系统的动量守恒。
故ABD错误，C正确；
故选：。
根据纸带间距解得速度，结合动量守恒定律推导需要验证的表达式。
本题考查了验证动量守恒定律实验，知道实验注意事项与动量守恒的条件是解题的前提，根据图乙数据可求出小车的速度即可解题。
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据通过实验的原理确定需要测量的物理量，小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相同，水平位移与出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根据动量守恒定律求出需要验证的表达式。
本题考查验证动量守恒定律的条件，注意掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键，注意理解动量守恒定律的条件。
【解答】
根据操作过程，点是入射球在不碰撞时的落点，是入射小球在碰撞后的落点，那么一定在的右边。又因为点是被碰撞小球碰撞后的落点，那么，点一定在的右边，故AC错误，B正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：由题意“四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内”可以判断出，物块在碰撞前处于静止状态，在碰撞前沿轴正方向运动，碰撞后沿轴负方向运动，沿轴正方向运动，由此得出碰撞发生在的点处即碰撞前所处的位置。碰撞是在第三次拍照与第四次拍照之间发生，第四次拍照时运动到的点处，运动到的点处，从而可知第一次拍照时，在的点处沿轴正方向运动；第二、三次拍照时分别在的点处和的点处。
碰撞前，的速度，设碰撞后到第四次拍照的时间为，有；
碰撞后，、的速度大小分别为：，，因，所以和的大小相等，都等于；
取向右为正方向，由动量守恒定律，有：，以上各式联立，解得：：：，故ACD错误，B正确。
故选：。
“四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内”可以判断出，物块在碰撞前处于静止状态，在碰撞前沿轴正方向运动，碰撞后沿轴负方向运动，沿轴正方向运动，判断第一次拍照时物块的位置。根据运动学速度公式求出碰撞前的速度和碰撞后、的速度，由动量守恒定律求：。
解决本题的关键是理清、两小物块的运动过程，分析两个物体的运动状态，由动量守恒定律求解质量之比。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查“验证动量守恒定律”实验．要验证的表达式为，明确该实验原理是解题的关键。平时同学们应该加强实验实践，而不是空洞的记忆实验。
【解答】
A、验证动量守恒定律，只要滑块、的质量已知就可以了，不要求滑块、的质量必须相等，故A错误；
B、调节导轨平衡时，必须要打开气泵，否则有较大的摩擦力，导致两滑块运动过程中的合力不为零，则动量不守恒，故B错误；
C、光电门测速原理为物体在极短时间内的平均速度等于瞬时速度。所以碰前的速度为，碰后、的速度分别为、，则碰前系统动量为，碰后系统动量为，碰前动量大于碰后动量，则应该是合外力对系统有负的冲量，可能的原因是导轨左端偏高，故C错误；
D、若动量守恒，则应该有，若机械能守恒，则有，联立可得，故D正确。
11.【答案】；。
【解析】解：、球离开水平槽后做平抛运动，实验需要测量小球的水平位移，需要用确定水平槽末端在白纸上的投影点，重锤线的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点，故A正确；
B、为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于靶球的质量，即应使，故B正确；
C、实验需要测量小球离开水平轨道后的水平位移，如果记录纸发生了移动，则实验将出现水平距离测量不准确的现象，实验中记录纸的位置不可以移动，故C错误；
D、为使小球离开轨道后做平抛运动，斜槽要固定好，末端切线需要调节水平，故D正确。
故选：。
两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
小球离开水平槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，小球做平抛运动的时间相等，
则：
即：，
而：，，，
则：；
故答案为：；。
为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于靶球的质量，根据实验原理与实验注意事项分析各选项答题。
两球碰撞过程系统动量守恒，根据动量守恒定律可求得动量守恒的表达式。
本题考查了碰撞过程验证动量守恒定律实验，理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提与关键，应用动量守恒定律与平抛运动规律可以解题。
12.【答案】；，；。
【解析】
【分析】
本题主要考查验证动量守恒定律，解决本题的关键在于对实验步骤及实验原理的正确掌握。
根据图像判断；
根据速度公式求解；
两滑块组成的系统在相互作用过程中，验证是否成立。
【解答】
由碰撞前 位置可知碰撞发生在处
碰后的位置在， ，处，则
碰后的位置在 ， ，处，则
；
滑块组成的系统在相互作用过程中，若满足表达式，可以得出的结论：在误差范围内，两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒。
故答案为：；，；。
13.【答案】；；；。
【解析】
【分析】
游标卡尺的读数的方法是先读主尺的刻度，再看游标尺上有多少个刻度，再看游标尺的第几个刻度线与主尺上的刻度线对齐，则游标尺的读数为，则总的读数为主尺上的读数游标尺的读数为。
滑块的宽度除以滑块通过光电门的时间即为滑块通过光电门时的速度。
由于系统水平方向所受合外力为，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为，故在释放后系统的动量仍然为，则有。
一定要掌握游标卡尺的读数的方法，这是高考的重点内容。
【解答】
滑块的宽度应该是主尺的示数与副尺的示数的和，而副尺共有个小格，即精确到，由于第三个小格与主尺刻度线对齐，故读数为，所以滑块的宽度为；
滑块通过光电门的速度；
滑块通过光电门的速度；
由于系统水平方向所受合外力为，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为，故在释放后系统的动量仍然为，则有。
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