第29讲 实验：验证动量守恒定律（练习）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

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【题型一】教材原型实验
1.用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验。
(1)本实验要求轨道末端切线水平，入射小球和被碰小球半径相同，在同一组实验中，入射小球 （选填“必须”或“不必须”）从同一位置由静止释放。
(2)在入射小球的质量大于被撞小球质量的前提下，实验中需要测量的有________。
A．入射小球和被碰小球的质量、B．入射小球开始的释放高度h
C．小球抛出点距地面的高度HD．两球相碰前后的平抛射程OB、OA、OC
(3)该实验需要验证的关系式为 ；若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式 是否成立。（用（2）中的物理量表示）
2.利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小和，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：
（1）开动气泵，调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，可认为气垫导轨 ；
（2）要使碰撞后两滑块运动方向相反，应使滑块A的质量m1 滑块B的质量m2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离与B的右端到右边挡板的距离相等。
（4）使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间和，则碰后A的速度为 ，B的速度为 。（用、、、表示）
（5）将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，多次重复步骤（4）。
（6）由（4）（5）数据得到的平均值。
（7）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则的理论表达式为；因此，如果（6）中的实际平均值与（7）中理论值结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。
3．某同学用如图甲所示装置做“验证动量守恒定律”实验。图中O是斜槽水平末端在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰小球时入射小球的平均落点，M为与被碰小球碰后入射小球的平均落点，N为被碰小球的平均落点。
(1)下列说法正确的是______。
A．为完成此实验，必须使用的测量器材有天平、秒表、刻度尺
B．安装轨道时，轨道末端必须水平
C．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
D．入射小球的质量小于被碰小球的质量，两球的半径相同
(2)实验中，除测量平抛射程OM、ON、OP外，还需要测量的物理量有______。（填序号）
A．入射小球开始释放高度h
B．抛出点距地面的高度H
C．入射小球质量和被碰小球质量
(3)若测量的物理量满足关系式 （用所测物理量的字母表示），则入射小球和被碰小球碰撞前后的总动量不变。
4．图甲为“验证动量守恒定律”的实验装置图，图乙是实验原理图。图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验开始时，先让入射小球A多次从斜轨上由静止释放，找到其落地点的平均位置P，然后把被撞小球B静置于轨道水平部分的右端，再将入射小球A从斜轨上由静止释放，与小球B相碰，并且多次重复，找到小球落点的平均位置分别为M、N，测量M、P、N距O点的水平距离分别为、、。
(1)入射小球质量为，半径为；被撞小球质量为，半径为，则需要______；
A．，B．，
C．，D．，
(2)关于本实验，下列说法正确的是______；
A．斜槽轨道末端必须水平
B．斜槽轨道必须光滑
C．入射小球每次可由不同位置自由滚下
D．需要用秒表测量小球离开斜槽末端到落地的时间
(3)若测量数据近似满足关系式 （用、、、、表示），则说明两小球碰撞过程动量守恒。
5．用如图所示的装置可以研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量（ ）（填选项前的序号），间接地解决这个问题。
A．小球开始释放高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球做平抛运动的射程
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。接下来要完成的必要操作是（ ）
A．用天平测量两个小球的质量m1、m2
B．测量小球m1开始释放高度h及抛出点距地面的高度H
C．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N；测量平抛射程OM、ON
(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 ；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为 。[均用（2）中测量的量表示]
(4)碰撞的恢复系数的定义为，其中v1和v2分别是碰撞前两物体的速度，和分别是碰撞后物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e=1，非弹性碰撞的e”“”“=”或“