验证动量守恒定律 知识点题库

用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O的距离：OM=2.68cm，OP=8.62cm，ON=11.50cm，并知两球的质量分别为m=10g与M=20g，则

某同学用如图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，E、F、J是实验中小球落点的平均位置．

某同学用如图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置，图中F、E点是A碰B球前后的平均落点，J是B球的平均落点，O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的竖直平面，米尺的零点与O点对齐．

如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：

先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O．

接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．

如图1所示，用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：

先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O．

接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．

①对于上述实验操作，下列说法正确的是

A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B．斜槽轨道必须光滑

C．斜槽轨道末端必须水平

D．小球1质量应大于小球2的质量

②上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有．

A．A、B两点间的高度差h₁

B．B点离地面的高度h₂

C．小球1和小球2的质量m₁、m₂

D．小球1和小球2的半径r

③当所测物理量满足表达式（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律．如果还满足表达式（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失．

④完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图2所示．在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接．使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′．用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l₁、l₂、l₃ ． 则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为（用所测物理量的字母表示）．

“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示．让质量为m₁的A小球从斜面上某处自由滚下与静止在支柱上质量为m₂的B小球发生对心碰撞，则：

用如图装置做“探究碰撞中的不变量”实验，下列说法正确的是（   ）

如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒．入射小球质量为m₁ ， 被碰小球质量为m₂ ， O点是小球抛出点在水平地面上的投影．实验时，先让入射小球m₁多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置，并记下此位置距O点的距离；然后把被碰小球m₂静置于水平轨道末端，再将入射小球m₁从倾斜轨道上S位置静止释放，与小球m₂相撞，多次重复此过程，并分别找到它们平均落点的位置距O点的距离．则下列说法正确的是（   ）

为了探究碰撞中的不变量,小明同学设计了如下实验,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的高度为h,物块B质量是小球A的5倍,放置于粗糙的水平面上且位于O点正下方物块与水平面间的动摩擦因数为μ,现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),观察到小球A反弹。小球与物块均可视为质点,空气阻力可以忽略不计,重力加速度为g

如图所示，用"碰撞实验器"可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。

接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。

①对于上述实验操作，下列说法正确的是

A．小球1每次必须在斜槽上相同的位置从静止滚下

B．小球1可以在斜槽上不同的位置从静止滚下

C．斜槽轨道末端必须水平

D．斜槽轨道必须光滑

②若入射小球质量为m₁ ， 半径为r₁；被碰小球质量为m₂ ， 半径为r₂ ， 则

A.m₁>m₂ ， r₁>r₂

B．m₁>m₂ ， r₁=r₂

C．m₁<m₂ ， r₁<r₂

D.m₁<m₂ ， r₁=r₂

③上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有．

A．A、B两点间的高度差h₁

B．B点离地面的高度h₂

C．小球1和小球2的质量m₁、m₂

D．小球1和小球2的半径r₁、r₂

④当所测物理量满足表达式(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律．如果还满足表达式(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞时无机械能损失．

如图，把两个大小相同、质量不等的金属球a、b用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于水平桌面上，两球到桌边距离相等。烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，可以验证两球相互作用过程中动量是否守恒。

某同学在学习了动量守恒定律以后，设计了如下实验验证该定律：如图所示，将导轨固定于水平桌面，并调节轨道末端水平，P为轨道末端在水平面的投影点。在轨道末端放置小球B，将光电门固定在B的左侧，将小球A从轨道一定高度的地方无初速释放。小球A在经过光电门时，恰好和小球B在轨道末端发生碰撞，碰撞以后A、B两球的落点分别为M、N。（该同学所在地的重力加速度为 ，所有计算结果均保留两位有效数字）

下图为验证动量守恒定律的实验装置示意图。

如图所示，某同学利用光电门、斜面、弹簧、滑块、小球等装置设计了一个实验，验证动量守恒定律。

主要操作步骤为∶

①将光电门固定在光滑水平桌面上；

②用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量 、 ；

③从桌面边缘搭建斜面，斜面顶端与桌面等高，在斜面上铺白纸，白纸上面放上复写纸；

④在a和b间锁定一个压缩的轻弹簧，将系统静止放置在平台上；

⑤解除锁定，a、b瞬间被弹开，记录a通过光电门时挡光片的遮光时间t；

⑥记录b落在斜面上的点M，用刻度尺测出其到桌面边缘O的距离为 ；

已知挡光片宽度为d，重力加速度为g，请回答下列问题∶

某高中一个学习小组的同学设计了如图所示的“探究碰撞中的不变量”的实验。水平轨道左端M处的固定挡板上连接了一个轻质弹簧，水平面的MN段是光滑的、N点的右边是粗糙的而且足够长。有两个质量均为m、大小不计的相同小物块甲和乙，将小物块甲紧贴弹簧并向左挤压弹簧到最大值，然后放手让物块甲向右运动，甲运动至粗糙水平面上的P点时速度恰好减为0，测量N、P间距为x₀；把小物块乙置于N点，小物块甲仍向左挤压弹簧到最大值，然后放手让其向右运动，小物块甲与小物块乙碰撞后粘在一起，并在粗糙水平面上运动的位移为x。

小林同学用如图1中的甲、乙、丙、丁四种方案分别做：“探究小车速度随时间变化的规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“探究功与速度变化的关系”、“探究碰撞中的不变量”四个实验。

某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：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。他设计的装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。

某小组在做“寻求碰撞中的不变量”实验时，采用了如图1所示的实验装置，小车甲、乙的碰撞端分别装上撞针与橡皮泥。

现进行以下操作：把打点计时器固定在光滑水平轨道左侧，将纸带一端穿过打点计时器，另一端连在小车甲的后面；打开打点计时器，轻推一下小车甲，使其获得一定速度，之后与静止的小车乙碰撞粘连成一体；关闭打点计时器，取下纸带，进行相关探究。在某次实验中得到的部分纸带如图2所示，图中的直尺为毫米刻度尺。

为验证动量守恒定律，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置，气垫导轨已经调制成水平状态，两个滑块A、B分别静置在气垫导轨上，在滑块A的右侧以及滑块B的左侧都安装了弹簧片，滑块A、B的上方安装了宽度相同的遮光片。C、D为固定在气垫导轨上的光电门，用于记录遮光片经过光电门的时间。

⑴某同学进行的实验步骤如下：

①测量滑块A、B的质量（含弹簧片及遮光片），分别记为m_A、m_B；

②测量滑块A、B上的遮光片的宽度，记为d；

③给滑块A一个向右的瞬时冲量，观察滑块A的运动情况及A、B两滑块在相碰后各自的运动情况；

④记录下滑块A经过光电门C的时间第一次为△t₁、第二次为△t₂；

⑤记录下滑块B经过光电门D的时间△t₃。

⑵可根据以上实验，完成下列填空（用测量量符号m_A、m_B、d、△t₁、△t₂和△t₃等表达）：

①碰撞前滑块A的速度大小v₀=，碰撞后滑块A的速度大小v₁=；

②碰撞后滑块B的速度大小v₂=；

③若满足等式：成立，则系统动量守恒。

⑶某同学用游标卡尺测得了遮光片的宽度，如图所示，遮光片的宽度d=mm。

⑷测量多组数据，将所测相关数据代入（2）③的等式中，若误差允许的范围内成立，可以认为系统动量守恒。

某物理兴趣小组利用如图所示的装置验证动量守恒定律。并进行如下的实验操作：组装好实验器材，将小球1由图中的挡板处静止释放，记录小球1在竖直挡板上的撞击点；将直径相等的小球2放在导轨的末端（小球1的质量大于小球2的质量），记录在竖直挡板上的水平投影点O；然后将小球1由挡板处静止释放，记录小球1、小球2在竖直挡板上的撞击点。回答下列问题：