2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修一课时作业 实验：验证动量守恒定律（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修一课时作业 实验：验证动量守恒定律（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-10-14 20:16:33 | ||
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文档简介
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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修一课时作业 实验：验证动量守恒定律
一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.牛顿力学适用于任何情况下的任何物体
B.若物体所受合力为零，则其机械能一定守恒
C.若汽车转弯时速度过大，可能会因离心运动造成交通事故
D.若一个系统动量守恒，则此系统内每个物体所受的合力一定都为零
2．如图所示，光滑圆槽静止放在光滑水平地面上，小球以某一速度在水平面上向右运动，恰好运动到圆槽最高点，且圆槽的质量是小球的3倍。小球和圆槽相互作用过程中( )
A.小球和圆槽组成的系统动量守恒
B.小球和圆槽组成的系统机械能先减小后增大
C.小球返回到水平地面时圆槽的速度最大
D.小球在圆槽上运动时，圆槽对小球不做功
3．如图所示，两木块A、B用轻质弹簧连在一起，置于粗糙水平面上。一颗子弹水平射入木块A，并留在其中，在子弹射入木块A及弹簧被压缩的整个过程中，下列说法中正确的是( )
A.在子弹射入木块A的过程中，子弹和木块A组成的系统动量守恒、机械能守恒
B.在子弹射入木块A的过程中，子弹和木块A组成的系统动量不守恒，机械能不守恒
C.在弹簧被压缩的过程中，系统动量守恒、机械能不守恒
D.在弹簧被压缩的过程中，系统动量、机械能都不守恒
4．关于机械能守恒，下列说法正确的是( )
A.物体处于平衡状态时，机械能一定守恒
B.系统动量守恒时，系统机械能也一定守恒
C.系统机械能守恒时，系统动量也一定守恒
D.物体除受重力外，还受其他力时，机械能也可能守恒
5．如图所示，小车静止在光滑的水平面上，绳子一端固定在小车立柱上，另一端与小球相连。将小球缓慢向右拉开一定角度，然后同时放开小球和小车，不计空气阻力，则在小球、小车运动过程中，下列说法正确的是( )
A.小球的机械能守恒
B.小车的机械能一直在增加
C.小球和小车组成的系统动量守恒
D.小球和小车组成的系统水平方向上动量守恒
6．如图所示，木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力F使弹簧压缩，对于木块和弹簧组成的系统( )
A.动量守恒，机械能守恒 B.动量守恒，机械能不守恒
C.动量不守恒，机械能守恒 D.动量不守恒，机械能不守恒
7．如图所示，质量为M的长木板置于光滑水平面上，一轻质弹簧左端固定在木板左端的挡板上（挡板固定在木板上），右端与质量为m的小木块连接。木块与长木板之间光滑，开始时m和M都静止，弹簧处于自然状态。现同时对m、M施加反向的水平恒力、，两物体开始运动到弹簧第一次最长的过程，弹簧未超过其弹性限度，则对m、M、弹簧组成的系统，下列说法正确的是( )
A.若，，系统机械能可能守恒、动量一定守恒
B.若，，系统机械能一定不守恒、动量一定守恒
C.若，，系统机械能一定不守恒、动量可能守恒
D.若，，系统机械能可能守恒、动量可能守恒
8．如图所示，一个小孩将质量为的小球以大小为、仰角为θ的初速度抛入一个装有砂子的总质量为M的静止的砂车中，砂车与水平地面间的摩擦可以忽略。球和砂车获得共同速度后，砂车底部出现一小孔，砂子从小孔中漏出，不计空气阻力，则( )
A.球和砂车的共同速度
B.球和砂车获得共同速度后漏砂过程中系统动量守恒
C.砂子漏出后做直线运动，水平方向速度变小
D.当漏出质量为的砂子时，砂车的速度
9．如图甲所示，光滑水平面上有A、B两物块，已知A物块的质量，以一定的初速度向右运动，与静止的物块B发生碰撞并一起运动，碰撞前后的位移—时间图像如图乙所示（规定向右为正方向），则碰撞后物块B的速度及物块B的质量分别为( )
A.2 m/s，5 kg B.2 m/s，3 kg C.3.5 m/s，2.86 kg D.3.5 m/s，0.86 kg
10．“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”实验装置如图所示，该实验不需要的实验器材是( )
A.天平 B.秒表 C.刻度尺 D.复写纸
11．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，则下列说法正确的是( )
A.两球的半径可以不同
B.入射小球M必须从斜轨同一位置由静止释放
C.两球质量应相等
D.斜槽轨道必须光滑
12．某同学利用如图所示的装置做“验证动量守恒定律的实验”，已知两球的质量分别为（且），关于实验下列说法正确的( )
A.如果M是的落点，则该同学实验过程中必有错误
B.斜槽轨道必须很光滑
C.实验需要验证的是
D.实验需要秒表、天平、圆规等器材
13．某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，实验中除小球的水平位移外，还必须测量的物理量有( )
A.球的直径 B.球的质量
C.水平槽距纸面的高度 D.A球释放位置G距水平槽的高度
14．某小组做验证动量守恒定律实验时，在气垫导轨上放置两滑块。碰撞前Q静止，P匀速向Q运动并发生碰撞，利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到频闪照片如图所示，在这4次闪光的过程中，两滑块均在0~80cm范围内，且第1次闪光时，P恰好位于处。已知，相邻两次闪光的时间间隔为两滑块的碰撞时间及闪光持续时间均可忽略不计，则P滑块碰撞前后动量大小之比为( )
A.1：1 B.2：1 C.3：1 D.4：1
15．用如图所示的实验装置来完成“验证动量守恒定律”的实验，关于本实验下列说法中正确的是( )
A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B.入射小球的质量必须等于被碰小球的质量
C.轨道倾斜部分必须光滑
D.需要秒表测量小球在空中飞行时间
16．在“验证碰撞中的动量守恒实验”中，实验不是必须满足的条件是( )
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.入射小球每次都要从同一高度由静止滚下
D.碰撞的瞬间，入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行
17．如图所示，某实验小组同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过测量某个物理量间接解决这个问题，这个物理量是( )
A.小球开始释放高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平射程
D.小球做平抛运动的时间
18．在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球A的质量为，被碰球B的质量为，各小球的落地点如图所示，关于这个实验，下列说法正确的是( )
A.斜槽轨道必须光滑
B.实验中两个小球的质量应满足
C.每次入射小球A从斜槽不同的位置由静止滚下
D.要验证的表达式是
二、多选题
19．某校黎主任把木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示。当撤去外力后，下列说法中正确的是( )
A.a和b与弹簧组成的系统机械能守恒
B.a离开墙壁前，a和b组成的系统的动量不守恒
C.a离开墙壁后，a和b组成的系统的动量守恒
D.a离开墙壁后，a和b组成的系统机械能守恒
20．如图所示，在光滑的水平桌面上有两个体积相同的小球，质量分别为和，两小球中间夹着一根压缩的轻弹簧，开始时系统处于静止状态，现同时放开球和弹簧.已知A球脱离弹簧时的速度为6 m/s，接着A球进入与水平桌面相切、半径为0.5 m的竖直面内的光滑半圆形固定轨道内运动，PQ为竖直半圆形轨道的直径，，下列说法正确的是( )
A.A球脱离弹簧时B球获得的速度大小为2 m/s
B.弹簧弹开过程，弹簧弹力对A球的冲量大小为0.2 N·s
C.A球从P点运动到Q点过程中所受合外力的冲量大小为1 N·s
D.弹簧储存的弹性势能为1.8 J
21．如图甲所示，光滑水平面上放着长木板B，质量为的木块A以速度滑上原来静止的长木板B的上表面，由于之间存在摩擦力，之后木块A与长木板B的速度随时间变化情况如图乙所示，重力加速度，则下列说法正确的是( )
A.木块A与长木板B之间的动摩擦因数为0.1
B.长木板B的质量为2kg
C.长木板B的长度至少为2m
D.木块A与长木板B组成的系统损失的机械能为4J
22．在用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验时,下列说法正确的是( )
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线必须是水平的
C.入射小球每次都要从斜槽上同一高度由静止滚下
D.本实验必须测出斜槽末端点到水平地面的竖直高度H
E.为了保证小球碰撞为对心正碰,且碰后不反弹,要求m1 >m2 ,r1 =r2 ,两小球半径r1 、r2不需要测量
23．在验证碰撞中的动量守恒实验中,设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2,为了减少实验误差,下列说法正确的是( )
A.m1=m2
B.m1>m2
C.降低碰撞实验器材的高度
D.入射小球释放点要适当高一些
24．关于“验证动量守恒定律”的实验，请完成下列问题：
(1)如图所示，在做“验证动量守恒定律”的实验时，实验必须要求满足的条件是___
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线必须是水平的
C.入射小球每次必须从同一位置静止释放
D.若入射小球质量为，被碰小球质量为，则需满足
(2)若两个小球相碰前后的动量守恒，其表达式可以表示为，若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式应为___。（用、OM、OP、ON表示）
三、填空题
25．质量是的子弹，以的速度射向质量是、静止在光滑水平桌面上的木块，子弹穿过木块后的速度为，这时木块的速度是_______。
26．如图入射球A未与被碰球B碰撞时落点P，碰后A落点M，B落点N，小球质量和要求_______（填“>”、“=”或“<”），长表示A初速度，和长表示A与B末速度，须做到______________图中符号和测出数据列出验证动量守恒表达式______________。
四、计算题
27．如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动.在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为2R.在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物.重物由静止下落，带动鼓形轮转动.重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为ω.绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g.求：
（1）重物落地后，小球线速度的大小；
（2）重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F；
（3）重物下落的高度h.
28．如图所示，在光滑绝缘水平桌面上，有两个完全相同的小球，质量，a小球不带电，b小球所带电荷量，空间存在竖直向下的匀强电场E及垂直纸面向外、磁感应强度大小为1T的匀强磁场B，刚开始b小球固定，a小球以速度向右运动，碰前瞬间释放b小球，两球碰后粘在一起，碰撞时间极短，小球在离开桌面后做匀速圆周运动，取重力加速度大小，求：
（1）碰后瞬间小球的速度大小；
（2）匀强电场的电场强度E的大小；
（3）小球做匀速圆周运动的半径R。
五、实验题
29．图甲是“碰撞中的动量守恒”实验装置的示意图.
（1）在验证动量守恒定律的实验中，不必须要求的条件是________.
A.轨道光滑
B.轨道末端的切线水平
C.碰撞的瞬间人射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行
D.每次入射小球都要从同一高度由静止滚下
（2）人射小球与被碰小球的直径相同，则被碰小球的质量应________（填“大于”“小于”或“等于”）入射小球的质量.
（3）在做此实验时，若某次实验得到小球的落点情况如图乙所示.假设碰撞中动量守恒.则________.
参考答案
1．答案：C
解析：A.牛顿力学适用于宏观、低速的物体，不适用于微观粒子或接近光速的情况，A错误；B.合力为零时机械能不一定守恒。例如，物体匀速下落时合力为零，但空气阻力做功导致机械能减少，B错误；C.汽车转弯速度过大时，摩擦力不足以提供所需向心力，导致离心运动引发事故，C正确；D.系统动量守恒的条件是合外力为零，但系统内各物体的合力可能不为零（如碰撞时相互作用力），D错误。故选C。
2．答案：C
解析:A.小球和圆槽系统水平方向动量守恒，竖直方向所受合外力不为零，系统竖直方向动量不守恒，故A错误；
B.小球和圆槽系统只有重力做功，机械能守恒，故B错误；
C.整个过程中，小球一直对圆槽做正功，因此作用结束时圆槽速度最大，即小球返回到水平地面时圆槽的速度最大，故C正确；
D.小球在圆槽上运动过程中，小球机械能一直减小，所以圆槽对小球做负功，故D错误。
故选C。
3．答案：D
解析:AB.在子弹射入木块A的过程中，在子弹、木块A系统中，内力远大于外力，则动量近似守恒，因该过程有内能产生，则机械能不守恒，选项AB错误；
CD.在弹簧被压缩的过程中，对于子弹、两木块、弹簧系统中，在完成相互作用的过程中，受到系统外作用力（水平摩擦力）作用，所以系统动量、机械能都不守恒，选项C错误、D正确。
故选D。
4．答案：D
解析:A.机械能守恒条件是只受重力或弹力做功，物体处于平衡状态，重力和其他力的合力等大反向，若重力做功，则其他力的合力必然做功，故A错误；
B.系统动量守恒的条件是合外力为零，但系统内力可以做功，故B错误。
C.系统机械能守恒时，合外力不一定为零，动量不一定守恒，故C错误。
D.物体除受重力外，还受其他力，如果这些力不做功或做功代数和为零，机械能守恒，故D正确。故选D。
5．答案：D
解析：AB.小球在摆动过程中，系统机械能守恒，小球摆到最低点的过程中，绳子拉力对小车做正功，小车的机械能增加，小球的机械能减小，小球从最低点摆到最高点的过程中，绳子拉力对小车做负功，小车的机械能减少，小球的机械能增加，故AB错误；
CD.小球摆动过程中，小球和小车系统只受重力和支持力作用，水平方向合力为零，所以系统水平方向动量守恒，在竖直方向上，受力不平衡，所以竖直方向动量不守恒，那么系统动量也不守恒，故C错误，D正确；
故选D。
6．答案：D
解析：
7．答案：B
解析：AB．由于与等大反向，系统所受合外力为零，系统动量守恒，由于水平恒力与对系统做功代数和不为零，则系统机械能不守恒。故A错误；B正确；
CD．由于，所以系统所受合外力不为零，水平恒力与对系统做功代数和可能为零，故系统机械能可能守恒。由于故系统动量一定不守恒。故CD错误。
故选B。
8．答案：A
解析：小球与砂车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得，解得小球与砂车的共同速度，选项A正确；小球和砂车获得共同速度后漏砂过程中系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，选项B错误；砂子刚漏出时初速度沿水平方向，砂子漏出后只受重力作用，砂子做平抛运动，在水平方向的速度不变，选项C错误；漏砂时，漏出的砂子与砂车间的相互作用力为零，由牛顿第二定律可知，砂车在水平方向速度不变，即砂车的速度，选项D错误。
9．答案：B
解析：由图像可知，碰前A的速度为，碰后A、B的共同速度为，A、B碰撞过程中动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得，解得，选项B正确。
10．答案：B
解析：此实验需要用复写纸确定小球的落地点，需要用天平测量小球的质量，需要用刻度尺测量小球做平抛运动的水平位移；由于小球下落高度相同，在空中运动时间相同，可以用小球做平抛运动的水平位移代替水平初速度，所以不需要用秒表测时间。故选B。
11．答案：B
解析：A.为了保证两球能发生正碰，则两球的半径必须相同，A错误;B.入射小球M每次必须从斜轨同一位置释放，以保证到达底端时的速度相同，B正确;C.为防止入射球碰后反弹，则选用两球的质量应满足入射小球大于被碰小球，C错误;D.实验中只要保证每次碰撞前的速度相等即可，斜槽轨道不是必须光滑，D错误。故选B。
12．答案：A
解析：A.入射球要比被碰球质量大，因此质量为的为入射小球，其碰前落地点为P，碰后落地点为M，故A正确；B.在同一组的实验中要保证入射球和被碰球每次平抛的速度都相同，故每次入射球必须从同一高度由静止释放，由于摩擦作用对它们的影响相同，因此轨道是否光滑不影响实验，故B错误；C.不管是入射小球还是被碰小球，它们开始平抛的位置都是O点，图中P是入射小球不发生碰撞时飞出的落地点，N是被碰小球飞出的落地点，M是入射小球碰撞后飞出的落地点，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，故需验证表达式为：，故C错误；D.本实验不需要测小球平抛运动的速度，故不需要测运动的时间，不需要秒表，故D错误。故选A。
13．答案：B
解析：两球碰撞过程，根据动量守恒有
两球做平抛运动过程，有
，
可得
整理得
其中、、分别是碰后入射球A的水平位移、未发生碰撞时A入射球的水平位移、碰后被碰小球B的水平位移，若满足
成立，则动量守恒定律成立。因此，该实验中还需要测量球的质量。
故选B。
14．答案：B
解析：由图可知，第一次闪光时，滑块P恰好位于10cm处，第二次闪光时滑块P在30cm处，第三次闪光时滑块P在50cm处，两次闪光间隔内P的位移相同，其位移，设其所用时间为T，PQ不可能相碰，则滑块P的碰前速度，滑块Q开始静止在60cm处，故可知滑块P从第三次闪光到碰撞的时间为，从碰撞到第四次闪光时间为，通过的位移，则碰后速度为，由此可知：滑块P碰撞前后动量大小之比等于其速度大小之比，即，故B正确，ACD错误。
故选：B。
15．答案：A
解析：A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证小球到达斜槽底端时速度相同，选项A正确；B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，以保证两球碰后入射球不反弹，选项B错误；C.轨道倾斜部分不一定必须光滑，只要入射球到达底端时的速度相同即可，选项C错误；D.碰后两球均做平抛运动，下落的高度相同则时间都一样，则可以用水平位移代替水平速度，则不需要秒表测量小球在空中飞行时间，选项D错误；故选A。
16．答案：A
解析：在同一组实验的不同碰撞中，每次入射时，入射小球必须从同一高度由静止释放，保证碰前的速度相同，斜槽轨道是否光滑对实验的结果没有影响，故A错误，C正确.为了保证小球做平抛运动，安装轨道时，轨道末端的切线必须水平，故B正确.为了使两球发生对心碰撞，两球的直径需相同，入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，故D正确.
17．答案：C
解析:两小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
两小球离开轨道后做平抛运动，在空中下落的高度相等，则在空中的运动时间t相等，则有
可得
实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来间接解决这个问题。故选C。
18．答案：D
解析：AC.本实验只需要每次让入射小球A从斜槽上同一位置由静止滚下即可，斜槽轨道不必光滑，故AC错误；
B.入射球与被碰球最好采用大小相同、质量不相等的小球，为保证碰后A不反弹，A球的质量要大于B球的质量，即
故B错误；
D.两个小球离开桌面做平抛运动，落地时间相同，则抛出是初速度为
要验证的表达式是
化解得
故D正确。
故选D。
19．答案：ABC
解析：A.当撤去外力后，a和b与弹簧组成的系统只有弹力做功，则系统机械能守恒，选项A正确；
B.a离开墙壁前，a和b组成的系统由于受到墙壁的作用力，则合力不为零，则系统的动量不守恒，选项B正确；
C.a离开墙壁后，a和b组成的系统受合外力为零，则系统的动量守恒，选项C正确；
D.a离开墙壁后，a和b以及弹簧系统机械能守恒，但是a和b组成的系统机械能不守恒，选项D错误。
故选ABC。
20．答案：AC
解析：弹簧弹开两球的过程，系统动量守恒，以A球的速度为正方向，有，解得A球脱离弹簧时B球获得的速度大小为，A正确；弹簧弹开过程，根据动量定理可得，弹簧弹力对A球的冲量大小为，B错误；A球从P点运动到Q点过程中，设到达Q点的速度大小为v，由机械能守恒定律可得，解得，故A球可以运动到Q点，以向右为正方向，根据动量定理可得，即A球从P点运动到Q点过程中所受合外力的冲量大小为，C正确；弹簧储存的弹性势能为，D错误.
21．答案：AB
解析：B.由题图乙可知，木块A先做匀减速运动，长木板B先做匀加速运动，最后二者一起做匀速运动，共同速度，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律得
解得
故B正确；
A.由题图乙可知，长木板B做匀加速运动的加速度为
对长木板B，根据牛顿第二定律得
解得
故A正确；
C.由题图乙可知，前1s内长木板B的位移为
木块A的位移为
所以长木板B的最小长度为
故C错误；
D.木块A与长木板B组成的系统损失的机械能为
故D错误。
故选AB。
22．答案：BCE
解析：
根据实验原理确定实验中如何减小实验误差;知道小球离开轨道后做平抛运动,轨道末端切线应水平,并且每次让小球从同一位置滑下。
23．答案：BD
解析：
24．答案：BCD；；
解析:（1）斜槽轨道不一定必须是光滑的，只要到达底端时速度相等即可，A错误；斜槽轨道末端的切线必须是水平的，以保证小球做平抛运动，B正确；人射小球每次必须从同一位置静止释放，以保证达到底端时速度相等，C正确；若入射小球质量为，被磁小球质量为，则需满足，防止人射球碰后反弹，D正确。
（2）要验证动能守恒定律，即验证，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间相等，上式两边同时乘以t得，得，若碰撞是弹性碰撞，则碰撞过程机械能守恒，则，两边同时乘以得，则。
25．答案：50
解析：子弹质量，木块质量：，
子弹射穿木块过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，
代入数据解得：；
26．答案：>；斜槽末端水平；
解析：为使入射球A与被碰球B碰撞后不反弹，要求。
当碰撞后都做平抛运动时，由于下落高度相同，所以运动时间相同，此时平抛初速度正比于水平位移，所以若要用长表示A初速度，和长表示A与B末速度，须做到斜槽末端水平。
根据线段与速度的对应关系可得验证动量守恒表达式为
27．答案：（1）2ωR
（2）
（3）
解析：（1）由线速度得小球线速度的大小.
（2）小球做匀速圆周运动时所受的向心力，
设F与水平方向的夹角为α，则，
解得.
（3）落地前瞬间，重物的速度大小为，由机械能守恒定律得解得，
解得.
28．答案：（1）2m/s；（2）10N/C；（3）2m
解析：（1）两小球碰撞过程，根据动量守恒定律可得
解得
（2）由于小球离开桌面后做匀速圆周运动，则
解得
（3）根据洛伦兹力提供向心力有
可得
29．答案：（1）A
（2）小于
（3）1:4
解析：（1）若小球每次从轨道同一位置释放，小球克服摩擦力做功相同，小球飞出轨道末端速度大小一定，可知，轨道光滑与否对实验没有影响，故A错误；为了确保小球飞出轨道的初速度方向水平，轨道末端的切线必须水平，故B正确；为了保证发生对心碰撞，碰撞的瞬间入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，故C正确；为了确保小球每次飞出轨道末端初速度大小一定，实验中每次人射小球都要从同一高度由静止滚下，故D正确.故选A.
（2）入射小球与被碰小球的直径相同，为了避免入射小球发生反弹，则被碰小球的质量应小于入射小球的质量.
（3）P为入射小球单独滚下的落地点，M为入射小球碰撞后的落地点，N为被碰小球碰撞后的落地点，根据，解得，结合上述可知，根据动量守恒定律有，解得.
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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修一课时作业 实验：验证动量守恒定律
一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.牛顿力学适用于任何情况下的任何物体
B.若物体所受合力为零，则其机械能一定守恒
C.若汽车转弯时速度过大，可能会因离心运动造成交通事故
D.若一个系统动量守恒，则此系统内每个物体所受的合力一定都为零
2．如图所示，光滑圆槽静止放在光滑水平地面上，小球以某一速度在水平面上向右运动，恰好运动到圆槽最高点，且圆槽的质量是小球的3倍。小球和圆槽相互作用过程中( )
A.小球和圆槽组成的系统动量守恒
B.小球和圆槽组成的系统机械能先减小后增大
C.小球返回到水平地面时圆槽的速度最大
D.小球在圆槽上运动时，圆槽对小球不做功
3．如图所示，两木块A、B用轻质弹簧连在一起，置于粗糙水平面上。一颗子弹水平射入木块A，并留在其中，在子弹射入木块A及弹簧被压缩的整个过程中，下列说法中正确的是( )
A.在子弹射入木块A的过程中，子弹和木块A组成的系统动量守恒、机械能守恒
B.在子弹射入木块A的过程中，子弹和木块A组成的系统动量不守恒，机械能不守恒
C.在弹簧被压缩的过程中，系统动量守恒、机械能不守恒
D.在弹簧被压缩的过程中，系统动量、机械能都不守恒
4．关于机械能守恒，下列说法正确的是( )
A.物体处于平衡状态时，机械能一定守恒
B.系统动量守恒时，系统机械能也一定守恒
C.系统机械能守恒时，系统动量也一定守恒
D.物体除受重力外，还受其他力时，机械能也可能守恒
5．如图所示，小车静止在光滑的水平面上，绳子一端固定在小车立柱上，另一端与小球相连。将小球缓慢向右拉开一定角度，然后同时放开小球和小车，不计空气阻力，则在小球、小车运动过程中，下列说法正确的是( )
A.小球的机械能守恒
B.小车的机械能一直在增加
C.小球和小车组成的系统动量守恒
D.小球和小车组成的系统水平方向上动量守恒
6．如图所示，木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力F使弹簧压缩，对于木块和弹簧组成的系统( )
A.动量守恒，机械能守恒 B.动量守恒，机械能不守恒
C.动量不守恒，机械能守恒 D.动量不守恒，机械能不守恒
7．如图所示，质量为M的长木板置于光滑水平面上，一轻质弹簧左端固定在木板左端的挡板上（挡板固定在木板上），右端与质量为m的小木块连接。木块与长木板之间光滑，开始时m和M都静止，弹簧处于自然状态。现同时对m、M施加反向的水平恒力、，两物体开始运动到弹簧第一次最长的过程，弹簧未超过其弹性限度，则对m、M、弹簧组成的系统，下列说法正确的是( )
A.若，，系统机械能可能守恒、动量一定守恒
B.若，，系统机械能一定不守恒、动量一定守恒
C.若，，系统机械能一定不守恒、动量可能守恒
D.若，，系统机械能可能守恒、动量可能守恒
8．如图所示，一个小孩将质量为的小球以大小为、仰角为θ的初速度抛入一个装有砂子的总质量为M的静止的砂车中，砂车与水平地面间的摩擦可以忽略。球和砂车获得共同速度后，砂车底部出现一小孔，砂子从小孔中漏出，不计空气阻力，则( )
A.球和砂车的共同速度
B.球和砂车获得共同速度后漏砂过程中系统动量守恒
C.砂子漏出后做直线运动，水平方向速度变小
D.当漏出质量为的砂子时，砂车的速度
9．如图甲所示，光滑水平面上有A、B两物块，已知A物块的质量，以一定的初速度向右运动，与静止的物块B发生碰撞并一起运动，碰撞前后的位移—时间图像如图乙所示（规定向右为正方向），则碰撞后物块B的速度及物块B的质量分别为( )
A.2 m/s，5 kg B.2 m/s，3 kg C.3.5 m/s，2.86 kg D.3.5 m/s，0.86 kg
10．“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”实验装置如图所示，该实验不需要的实验器材是( )
A.天平 B.秒表 C.刻度尺 D.复写纸
11．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，则下列说法正确的是( )
A.两球的半径可以不同
B.入射小球M必须从斜轨同一位置由静止释放
C.两球质量应相等
D.斜槽轨道必须光滑
12．某同学利用如图所示的装置做“验证动量守恒定律的实验”，已知两球的质量分别为（且），关于实验下列说法正确的( )
A.如果M是的落点，则该同学实验过程中必有错误
B.斜槽轨道必须很光滑
C.实验需要验证的是
D.实验需要秒表、天平、圆规等器材
13．某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，实验中除小球的水平位移外，还必须测量的物理量有( )
A.球的直径 B.球的质量
C.水平槽距纸面的高度 D.A球释放位置G距水平槽的高度
14．某小组做验证动量守恒定律实验时，在气垫导轨上放置两滑块。碰撞前Q静止，P匀速向Q运动并发生碰撞，利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到频闪照片如图所示，在这4次闪光的过程中，两滑块均在0~80cm范围内，且第1次闪光时，P恰好位于处。已知，相邻两次闪光的时间间隔为两滑块的碰撞时间及闪光持续时间均可忽略不计，则P滑块碰撞前后动量大小之比为( )
A.1：1 B.2：1 C.3：1 D.4：1
15．用如图所示的实验装置来完成“验证动量守恒定律”的实验，关于本实验下列说法中正确的是( )
A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B.入射小球的质量必须等于被碰小球的质量
C.轨道倾斜部分必须光滑
D.需要秒表测量小球在空中飞行时间
16．在“验证碰撞中的动量守恒实验”中，实验不是必须满足的条件是( )
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.入射小球每次都要从同一高度由静止滚下
D.碰撞的瞬间，入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行
17．如图所示，某实验小组同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过测量某个物理量间接解决这个问题，这个物理量是( )
A.小球开始释放高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平射程
D.小球做平抛运动的时间
18．在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球A的质量为，被碰球B的质量为，各小球的落地点如图所示，关于这个实验，下列说法正确的是( )
A.斜槽轨道必须光滑
B.实验中两个小球的质量应满足
C.每次入射小球A从斜槽不同的位置由静止滚下
D.要验证的表达式是
二、多选题
19．某校黎主任把木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示。当撤去外力后，下列说法中正确的是( )
A.a和b与弹簧组成的系统机械能守恒
B.a离开墙壁前，a和b组成的系统的动量不守恒
C.a离开墙壁后，a和b组成的系统的动量守恒
D.a离开墙壁后，a和b组成的系统机械能守恒
20．如图所示，在光滑的水平桌面上有两个体积相同的小球，质量分别为和，两小球中间夹着一根压缩的轻弹簧，开始时系统处于静止状态，现同时放开球和弹簧.已知A球脱离弹簧时的速度为6 m/s，接着A球进入与水平桌面相切、半径为0.5 m的竖直面内的光滑半圆形固定轨道内运动，PQ为竖直半圆形轨道的直径，，下列说法正确的是( )
A.A球脱离弹簧时B球获得的速度大小为2 m/s
B.弹簧弹开过程，弹簧弹力对A球的冲量大小为0.2 N·s
C.A球从P点运动到Q点过程中所受合外力的冲量大小为1 N·s
D.弹簧储存的弹性势能为1.8 J
21．如图甲所示，光滑水平面上放着长木板B，质量为的木块A以速度滑上原来静止的长木板B的上表面，由于之间存在摩擦力，之后木块A与长木板B的速度随时间变化情况如图乙所示，重力加速度，则下列说法正确的是( )
A.木块A与长木板B之间的动摩擦因数为0.1
B.长木板B的质量为2kg
C.长木板B的长度至少为2m
D.木块A与长木板B组成的系统损失的机械能为4J
22．在用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验时,下列说法正确的是( )
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线必须是水平的
C.入射小球每次都要从斜槽上同一高度由静止滚下
D.本实验必须测出斜槽末端点到水平地面的竖直高度H
E.为了保证小球碰撞为对心正碰,且碰后不反弹,要求m1 >m2 ,r1 =r2 ,两小球半径r1 、r2不需要测量
23．在验证碰撞中的动量守恒实验中,设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2,为了减少实验误差,下列说法正确的是( )
A.m1=m2
B.m1>m2
C.降低碰撞实验器材的高度
D.入射小球释放点要适当高一些
24．关于“验证动量守恒定律”的实验，请完成下列问题：
(1)如图所示，在做“验证动量守恒定律”的实验时，实验必须要求满足的条件是___
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线必须是水平的
C.入射小球每次必须从同一位置静止释放
D.若入射小球质量为，被碰小球质量为，则需满足
(2)若两个小球相碰前后的动量守恒，其表达式可以表示为，若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式应为___。（用、OM、OP、ON表示）
三、填空题
25．质量是的子弹，以的速度射向质量是、静止在光滑水平桌面上的木块，子弹穿过木块后的速度为，这时木块的速度是_______。
26．如图入射球A未与被碰球B碰撞时落点P，碰后A落点M，B落点N，小球质量和要求_______（填“>”、“=”或“<”），长表示A初速度，和长表示A与B末速度，须做到______________图中符号和测出数据列出验证动量守恒表达式______________。
四、计算题
27．如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动.在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为2R.在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物.重物由静止下落，带动鼓形轮转动.重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为ω.绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g.求：
（1）重物落地后，小球线速度的大小；
（2）重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F；
（3）重物下落的高度h.
28．如图所示，在光滑绝缘水平桌面上，有两个完全相同的小球，质量，a小球不带电，b小球所带电荷量，空间存在竖直向下的匀强电场E及垂直纸面向外、磁感应强度大小为1T的匀强磁场B，刚开始b小球固定，a小球以速度向右运动，碰前瞬间释放b小球，两球碰后粘在一起，碰撞时间极短，小球在离开桌面后做匀速圆周运动，取重力加速度大小，求：
（1）碰后瞬间小球的速度大小；
（2）匀强电场的电场强度E的大小；
（3）小球做匀速圆周运动的半径R。
五、实验题
29．图甲是“碰撞中的动量守恒”实验装置的示意图.
（1）在验证动量守恒定律的实验中，不必须要求的条件是________.
A.轨道光滑
B.轨道末端的切线水平
C.碰撞的瞬间人射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行
D.每次入射小球都要从同一高度由静止滚下
（2）人射小球与被碰小球的直径相同，则被碰小球的质量应________（填“大于”“小于”或“等于”）入射小球的质量.
（3）在做此实验时，若某次实验得到小球的落点情况如图乙所示.假设碰撞中动量守恒.则________.
参考答案
1．答案：C
解析：A.牛顿力学适用于宏观、低速的物体，不适用于微观粒子或接近光速的情况，A错误；B.合力为零时机械能不一定守恒。例如，物体匀速下落时合力为零，但空气阻力做功导致机械能减少，B错误；C.汽车转弯速度过大时，摩擦力不足以提供所需向心力，导致离心运动引发事故，C正确；D.系统动量守恒的条件是合外力为零，但系统内各物体的合力可能不为零（如碰撞时相互作用力），D错误。故选C。
2．答案：C
解析:A.小球和圆槽系统水平方向动量守恒，竖直方向所受合外力不为零，系统竖直方向动量不守恒，故A错误；
B.小球和圆槽系统只有重力做功，机械能守恒，故B错误；
C.整个过程中，小球一直对圆槽做正功，因此作用结束时圆槽速度最大，即小球返回到水平地面时圆槽的速度最大，故C正确；
D.小球在圆槽上运动过程中，小球机械能一直减小，所以圆槽对小球做负功，故D错误。
故选C。
3．答案：D
解析:AB.在子弹射入木块A的过程中，在子弹、木块A系统中，内力远大于外力，则动量近似守恒，因该过程有内能产生，则机械能不守恒，选项AB错误；
CD.在弹簧被压缩的过程中，对于子弹、两木块、弹簧系统中，在完成相互作用的过程中，受到系统外作用力（水平摩擦力）作用，所以系统动量、机械能都不守恒，选项C错误、D正确。
故选D。
4．答案：D
解析:A.机械能守恒条件是只受重力或弹力做功，物体处于平衡状态，重力和其他力的合力等大反向，若重力做功，则其他力的合力必然做功，故A错误；
B.系统动量守恒的条件是合外力为零，但系统内力可以做功，故B错误。
C.系统机械能守恒时，合外力不一定为零，动量不一定守恒，故C错误。
D.物体除受重力外，还受其他力，如果这些力不做功或做功代数和为零，机械能守恒，故D正确。故选D。
5．答案：D
解析：AB.小球在摆动过程中，系统机械能守恒，小球摆到最低点的过程中，绳子拉力对小车做正功，小车的机械能增加，小球的机械能减小，小球从最低点摆到最高点的过程中，绳子拉力对小车做负功，小车的机械能减少，小球的机械能增加，故AB错误；
CD.小球摆动过程中，小球和小车系统只受重力和支持力作用，水平方向合力为零，所以系统水平方向动量守恒，在竖直方向上，受力不平衡，所以竖直方向动量不守恒，那么系统动量也不守恒，故C错误，D正确；
故选D。
6．答案：D
解析：
7．答案：B
解析：AB．由于与等大反向，系统所受合外力为零，系统动量守恒，由于水平恒力与对系统做功代数和不为零，则系统机械能不守恒。故A错误；B正确；
CD．由于，所以系统所受合外力不为零，水平恒力与对系统做功代数和可能为零，故系统机械能可能守恒。由于故系统动量一定不守恒。故CD错误。
故选B。
8．答案：A
解析：小球与砂车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得，解得小球与砂车的共同速度，选项A正确；小球和砂车获得共同速度后漏砂过程中系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，选项B错误；砂子刚漏出时初速度沿水平方向，砂子漏出后只受重力作用，砂子做平抛运动，在水平方向的速度不变，选项C错误；漏砂时，漏出的砂子与砂车间的相互作用力为零，由牛顿第二定律可知，砂车在水平方向速度不变，即砂车的速度，选项D错误。
9．答案：B
解析：由图像可知，碰前A的速度为，碰后A、B的共同速度为，A、B碰撞过程中动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得，解得，选项B正确。
10．答案：B
解析：此实验需要用复写纸确定小球的落地点，需要用天平测量小球的质量，需要用刻度尺测量小球做平抛运动的水平位移；由于小球下落高度相同，在空中运动时间相同，可以用小球做平抛运动的水平位移代替水平初速度，所以不需要用秒表测时间。故选B。
11．答案：B
解析：A.为了保证两球能发生正碰，则两球的半径必须相同，A错误;B.入射小球M每次必须从斜轨同一位置释放，以保证到达底端时的速度相同，B正确;C.为防止入射球碰后反弹，则选用两球的质量应满足入射小球大于被碰小球，C错误;D.实验中只要保证每次碰撞前的速度相等即可，斜槽轨道不是必须光滑，D错误。故选B。
12．答案：A
解析：A.入射球要比被碰球质量大，因此质量为的为入射小球，其碰前落地点为P，碰后落地点为M，故A正确；B.在同一组的实验中要保证入射球和被碰球每次平抛的速度都相同，故每次入射球必须从同一高度由静止释放，由于摩擦作用对它们的影响相同，因此轨道是否光滑不影响实验，故B错误；C.不管是入射小球还是被碰小球，它们开始平抛的位置都是O点，图中P是入射小球不发生碰撞时飞出的落地点，N是被碰小球飞出的落地点，M是入射小球碰撞后飞出的落地点，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，故需验证表达式为：，故C错误；D.本实验不需要测小球平抛运动的速度，故不需要测运动的时间，不需要秒表，故D错误。故选A。
13．答案：B
解析：两球碰撞过程，根据动量守恒有
两球做平抛运动过程，有
，
可得
整理得
其中、、分别是碰后入射球A的水平位移、未发生碰撞时A入射球的水平位移、碰后被碰小球B的水平位移，若满足
成立，则动量守恒定律成立。因此，该实验中还需要测量球的质量。
故选B。
14．答案：B
解析：由图可知，第一次闪光时，滑块P恰好位于10cm处，第二次闪光时滑块P在30cm处，第三次闪光时滑块P在50cm处，两次闪光间隔内P的位移相同，其位移，设其所用时间为T，PQ不可能相碰，则滑块P的碰前速度，滑块Q开始静止在60cm处，故可知滑块P从第三次闪光到碰撞的时间为，从碰撞到第四次闪光时间为，通过的位移，则碰后速度为，由此可知：滑块P碰撞前后动量大小之比等于其速度大小之比，即，故B正确，ACD错误。
故选：B。
15．答案：A
解析：A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证小球到达斜槽底端时速度相同，选项A正确；B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，以保证两球碰后入射球不反弹，选项B错误；C.轨道倾斜部分不一定必须光滑，只要入射球到达底端时的速度相同即可，选项C错误；D.碰后两球均做平抛运动，下落的高度相同则时间都一样，则可以用水平位移代替水平速度，则不需要秒表测量小球在空中飞行时间，选项D错误；故选A。
16．答案：A
解析：在同一组实验的不同碰撞中，每次入射时，入射小球必须从同一高度由静止释放，保证碰前的速度相同，斜槽轨道是否光滑对实验的结果没有影响，故A错误，C正确.为了保证小球做平抛运动，安装轨道时，轨道末端的切线必须水平，故B正确.为了使两球发生对心碰撞，两球的直径需相同，入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，故D正确.
17．答案：C
解析:两小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
两小球离开轨道后做平抛运动，在空中下落的高度相等，则在空中的运动时间t相等，则有
可得
实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来间接解决这个问题。故选C。
18．答案：D
解析：AC.本实验只需要每次让入射小球A从斜槽上同一位置由静止滚下即可，斜槽轨道不必光滑，故AC错误；
B.入射球与被碰球最好采用大小相同、质量不相等的小球，为保证碰后A不反弹，A球的质量要大于B球的质量，即
故B错误；
D.两个小球离开桌面做平抛运动，落地时间相同，则抛出是初速度为
要验证的表达式是
化解得
故D正确。
故选D。
19．答案：ABC
解析：A.当撤去外力后，a和b与弹簧组成的系统只有弹力做功，则系统机械能守恒，选项A正确；
B.a离开墙壁前，a和b组成的系统由于受到墙壁的作用力，则合力不为零，则系统的动量不守恒，选项B正确；
C.a离开墙壁后，a和b组成的系统受合外力为零，则系统的动量守恒，选项C正确；
D.a离开墙壁后，a和b以及弹簧系统机械能守恒，但是a和b组成的系统机械能不守恒，选项D错误。
故选ABC。
20．答案：AC
解析：弹簧弹开两球的过程，系统动量守恒，以A球的速度为正方向，有，解得A球脱离弹簧时B球获得的速度大小为，A正确；弹簧弹开过程，根据动量定理可得，弹簧弹力对A球的冲量大小为，B错误；A球从P点运动到Q点过程中，设到达Q点的速度大小为v，由机械能守恒定律可得，解得，故A球可以运动到Q点，以向右为正方向，根据动量定理可得，即A球从P点运动到Q点过程中所受合外力的冲量大小为，C正确；弹簧储存的弹性势能为，D错误.
21．答案：AB
解析：B.由题图乙可知，木块A先做匀减速运动，长木板B先做匀加速运动，最后二者一起做匀速运动，共同速度，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律得
解得
故B正确；
A.由题图乙可知，长木板B做匀加速运动的加速度为
对长木板B，根据牛顿第二定律得
解得
故A正确；
C.由题图乙可知，前1s内长木板B的位移为
木块A的位移为
所以长木板B的最小长度为
故C错误；
D.木块A与长木板B组成的系统损失的机械能为
故D错误。
故选AB。
22．答案：BCE
解析：
根据实验原理确定实验中如何减小实验误差;知道小球离开轨道后做平抛运动,轨道末端切线应水平,并且每次让小球从同一位置滑下。
23．答案：BD
解析：
24．答案：BCD；；
解析:（1）斜槽轨道不一定必须是光滑的，只要到达底端时速度相等即可，A错误；斜槽轨道末端的切线必须是水平的，以保证小球做平抛运动，B正确；人射小球每次必须从同一位置静止释放，以保证达到底端时速度相等，C正确；若入射小球质量为，被磁小球质量为，则需满足，防止人射球碰后反弹，D正确。
（2）要验证动能守恒定律，即验证，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间相等，上式两边同时乘以t得，得，若碰撞是弹性碰撞，则碰撞过程机械能守恒，则，两边同时乘以得，则。
25．答案：50
解析：子弹质量，木块质量：，
子弹射穿木块过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，
代入数据解得：；
26．答案：>；斜槽末端水平；
解析：为使入射球A与被碰球B碰撞后不反弹，要求。
当碰撞后都做平抛运动时，由于下落高度相同，所以运动时间相同，此时平抛初速度正比于水平位移，所以若要用长表示A初速度，和长表示A与B末速度，须做到斜槽末端水平。
根据线段与速度的对应关系可得验证动量守恒表达式为
27．答案：（1）2ωR
（2）
（3）
解析：（1）由线速度得小球线速度的大小.
（2）小球做匀速圆周运动时所受的向心力，
设F与水平方向的夹角为α，则，
解得.
（3）落地前瞬间，重物的速度大小为，由机械能守恒定律得解得，
解得.
28．答案：（1）2m/s；（2）10N/C；（3）2m
解析：（1）两小球碰撞过程，根据动量守恒定律可得
解得
（2）由于小球离开桌面后做匀速圆周运动，则
解得
（3）根据洛伦兹力提供向心力有
可得
29．答案：（1）A
（2）小于
（3）1:4
解析：（1）若小球每次从轨道同一位置释放，小球克服摩擦力做功相同，小球飞出轨道末端速度大小一定，可知，轨道光滑与否对实验没有影响，故A错误；为了确保小球飞出轨道的初速度方向水平，轨道末端的切线必须水平，故B正确；为了保证发生对心碰撞，碰撞的瞬间入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，故C正确；为了确保小球每次飞出轨道末端初速度大小一定，实验中每次人射小球都要从同一高度由静止滚下，故D正确.故选A.
（2）入射小球与被碰小球的直径相同，为了避免入射小球发生反弹，则被碰小球的质量应小于入射小球的质量.
（3）P为入射小球单独滚下的落地点，M为入射小球碰撞后的落地点，N为被碰小球碰撞后的落地点，根据，解得，结合上述可知，根据动量守恒定律有，解得.
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