2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第30讲实验：验证动量守恒定律(专项训练)(全国通用)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义+练习(黑吉辽蒙专用)第30讲实验：验证动量守恒定律(专项训练)(全国通用)(学生版+解析)，共84页。试卷主要包含了用如图实验装置验证动量守恒定律等内容，欢迎下载使用。
目录
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc17943" 01 课标达标练
\l "_Tc22251" 题型01 平抛后落在水平面验证动量守恒定律
题型02 平抛后落在竖直面验证动量守恒定律
题型03平抛后落在斜面上验证动量守恒定律
\l "_Tc20184" 02 核心突破练
\l "_Tc5699" 03 真题溯源练
01 平抛后落在水平面验证动量守恒定律
1．（24-25高一下·辽宁大连·期末）某小组做“验证碰撞中动量守恒”的实验，装置如图甲所示，将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。实验时，先让质量为m1的入射小钢球多次从斜槽上同一位置滚下，找到其平均落点M；然后把一块质量为m2的橡皮泥制成的小球轻放在斜槽末端，再将小钢球从斜槽上同一位置释放，碰后二者粘在一起一同落下，多次实验找到平均落点N，如图乙所示，其中O点是斜槽末端在水平地面上的竖直投影。
(1)关于本实验，下列说法正确的是
A．需要调节斜槽使末段水平
B．需要用刻度尺测量小球下落的高度
C．同组实验中小钢球释放的初始位置应该相同
D．小球落点不在同一水平面内对实验结果没有影响
(2)实验中用尽可能小的圆将小球落点包含在内，取其圆心作为平均落点的位置，这样做的目的是为了减小 （选填“系统误差”或“偶然误差”）：
(3)若测得OM、ON的距离分别为是s1、s2，则验证动量守恒的表达式为 （用题中所给物理量的符号表示）。
【答案】(1)AC
(2)偶然误差
(3)
【详解】（1）Ａ．需要调节斜槽使末段水平，使小球离开斜槽后做平抛运动，A正确；
B．不需要用刻度尺测量小球下落的高度，使小球每次从同一高度下落即可，B错误；
C． 同组实验中小钢球释放的初始位置应该相同，使小球做平抛运动的初速度相同，C正确；
D． 小球落点不在同一水平面内对实验结果有影响，只有小球落在同一水平面上，才可以用平抛运动的水平位移替代小球做平抛运动的初速度，才能验证动量守恒定律，D错误。
故选AC。
（2）实验中用尽可能小的圆将小球落点包含在内，取其圆心作为平均落点的位置，这样做的目的是为了减小偶然误差；
（3）根据，小球从同一高度h做平抛运动，所以做平抛运动的时间t相同。
根据动量守恒定律得
根据题意得,
解得
验证动量守恒的表达式为。
2．（24-25高一下·辽宁·期末）某实验小组用如图所示的装置来验证动量守恒定律，请回答下列问题。
(1)在水平桌面上安装该装置，装置中重垂线的作用是 。
(2)本实验中的小球A、B半径相等、质量分别为和，为使碰后小球A仍沿原方向运动，则 （选填“”），按照正确的实验步骤操作后，P为未放置被碰小球B时入射小球A的平均落点，M、N为放置被碰小球B时两球的平均落点，则被碰小球B的平均落点位置应为 （选填“M”或“N”）点。
(3)若测得平均落点M、P、N到O点的水平距离分别为、、，误差允许范围内，关系式 成立，则可以验证动量守恒定律。
【答案】(1)确定小球的抛出点在水平面上的投影点O的位置
(2) N
(3)
【详解】（1）重垂线的作用是确定小球的抛出点在水平面上的投影点O的位置。
（2）[1] 为了保证碰后A小球沿原方向运动，应使入射小球质量大于被碰小球质量，即有
[2]由于碰撞后被碰小球B的速度大于入射球A的速度，小球B的水平位移更大，故N点为小球B的落点位置。
（3）若系统动量守恒，则有
由于小球碰撞前后均做平抛运动，根据平抛运动规律
可知，小球平抛运动的时间相等，则小球平抛运动的水平位移
则有
整理可得
3．（24-25高一下·吉林长春·期中）如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影点。实验时先让质量为的入射小球从斜槽轨道上某一固定位置由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，为落点的平均位置。再把质量为的被碰小球放在斜槽轨道末端，让球仍从位置由静止滚下，与球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，、分别为落点的平均位置。
(1)实验中，必须测量的物理量是______。
A．小球开始释放高度
B．抛出点距地面的高度
C．两个小球的质量、
D．平抛的水平射程、、
E．两小球做平抛运动的时间
(2)关于本实验，下列说法正确的是______。
A．斜槽轨道必须光滑
B．斜槽轨道末端切线必须水平
C．入射小球的质量必须小于被碰小球的质量
D．实验过程中，白纸的位置不可以移动
(3)在误差允许的范围内，若满足关系式 ，则说明碰撞前后动量守恒；若满足关系式 ，则说明碰撞前后机械能守恒。（用所测物理量字母表示）
【答案】(1)CD
(2)BD
(3)
【详解】（1）A．小球A开始释放的高度相同，抛出时的速度相同，故不需要测量小球开始释放的高度，故A错误；
BDE．由于小球平抛的高度相同，根据平抛运动的规律可知，小球运动的时间相等，故可以用小球平抛运动的水平位移代替速度来验证动量守恒，即只需要测量水平位移、、，故BE错误，D正确；
C．根据动量守恒定律可知
故需要测量两个小球的质量、，故C正确；
故选CD。
（2）A．实验中，斜槽的轨道不一定需要光滑，只需保证小球同一高度自由下滑即可，故A错误；
B．斜槽的末端必须水平，方可使小球做平抛运动，故B正确；
C．为了防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量必须大于被碰撞球的质量，故C错误；
D．实验时，复写纸和白纸的位置不可移动，确保落点的位置精准，故D正确；
故选BD。
（3）[1]平抛运动小球其水平分运动为匀速直线运动，则有
根据动量守恒定律可知，若系统满足动量守恒则有
变形可得
即验证等式
[2]根据弹性碰撞规律可知，系统满足能量守恒则有
即验证等式
4．（24-25高一下·吉林·期中）用如图实验装置验证动量守恒定律。主要步骤为：
①将斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平；
②让质量为m1半径为r1的入射球多次从斜槽上A位置静止释放，记录其平均落地点位置；
③把质量为m2半径为r2的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上A位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重复，记录两小球的平均落地点位置；
④记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P，N与O的距离分别为x1、x2、x0。则：
(1)实验中要求m1 m2， r1 r2。（选填“”、“=”）
(2)若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为 。（均用题中所给物理量的符号表示）
【答案】(1) > =
(2)
【详解】（1）[1]为了避免碰撞后小球被撞回，所以要求入射球的质量大于被碰球的质量，即
[2]为了能够让小球发生对心碰撞，入射球和被碰球的半径必须相同；
（2）设小球在空中运动的时间为t，若满足动量守恒定律有
整理得
5．（25-26高二上·黑龙江·开学考试）某同学设计了如图所示的装置验证动量守恒定律，将小球从轨道上由静止释放并落到水平地面上。图中B点是未放靶球时入射球的落点。A、C两点是放置靶球时两小球的落点。已知入射球与靶球的直径相同，质量分别为、，O点是抛出点正下方的投影，用刻度尺测出OA、OB、OC的距离分别为、、，回答下列问题。
(1)关于该实验，下列说法正确的是________（多选）。
A．两小球的质量需满足
B．需要将轨道倾斜以平衡摩擦力
C．需要从同一位置释放入射球
(2)若关系式 （用题中字母表示），成立则说明该碰撞过程动量守恒。
(3)若某次实验中测得、、、、，则此次碰撞是 （选填“完全弹性”或“非弹性”）碰撞。
【答案】(1)AC
(2)
(3)完全弹性
【详解】（1）A．为使入射球不反弹，则需满足，故A正确；
BC．此实验不需要将轨道倾斜平衡摩擦力，但需要从同一位置释放入射球，以保证到达最低点时的速度相同，故B错误；C正确。
故选AC。
（2）若碰撞过程动量守恒，则有
两小球做平抛运动时间相同，即
化简得
（3）若还满足弹性碰撞，则有
又碰撞过程动量守恒，则有
联立解得
即有
故此次碰撞是完全弹性碰撞。
02 平抛后落在竖直面验证动量守恒定律
6．（22-23高一下·黑龙江哈尔滨·期末）在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作：
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将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B；
③把小球b静止放在斜槽轨道水平末端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C。
(1)实验中除斜槽轨道、木板、白纸、复写纸、天平外，在下列器材中，还必须使用的器材是__________。
A．秒表B．刻度尺C．游标卡尺
(2)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两球的质量间的关系是 。（选填“>”“=”或“m2，r1 =
(2)
【详解】（1）[1]为了保证碰撞后小球a不反弹，所选用的两小球质量关系应为>。
[2]为了保证两小球发生对心碰撞，半径关系应为=。
（2）小球做平抛运动，可得
解得
若碰撞前后，系统水平方向动量守恒，则有
可得
解得
14．（2023·辽宁葫芦岛·二模）某同学利用如图装置验证碰撞中的动量守恒定律，装置中桌面水平，一端固定了一弹簧枪，斜面紧贴桌面，且斜面的最高点恰好与桌面相平，该同学选了两个体积相同的钢质小球，实验步骤如下：
①用天平测出两小球的质量分别为m1和m2；
②先不放小球m2，把小球m1装入固定好的弹簧枪后释放，记下小球在斜面上的落点位置，小球每次放入弹簧枪中弹簧的压缩量均相同；
③将小球m2放在斜面最高点处，把小球m1装入固定好的弹簧枪后释放，使它们发生碰撞，分别记下小球m1和m2在斜面上的落点位置，小球碰撞视为弹性碰撞；
④用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜面最高点的距离，图中A、B、C点是该同学记下小球在斜面的落点位置，到斜面最高点的距离分别为x1、x2、x3。
（1）选择的水平桌面是否需要一定光滑， （选填“是”或“否”），所选小球的质量关系是：m1要 （选填“大于”“小于”或“等于”）m2；
（2）实验中若满足关系式 （用实验中已经测得的量表示），说明该碰撞过程满足动量守恒定律。
（3）从实验结果看动量守恒的等式可能是近似等于，请你指出一条近似等于的理由 。
【答案】 否 大于 小球落点的点迹大，导致测量x时出现误差；读数误差；空气阻力造成的误差
【详解】（1）[1]本实验要求小球m1每次到水平桌面末端的速度大小相同即可，水平桌面粗糙对此不影响，所以不一定需要光滑。
[2]本实验要求小球m1碰后也要做平抛运动落在斜面上，不能反弹，所以
（2）[3]由平抛运动规律
联立可得
m1碰前落在B点，m1碰后落在A点，m2碰后落在C点，故由动量守恒定律
代入可得
（3）[4]由于实验中存在误差，所以动量守恒的表达式近似相等，其误差可能是小球落点的点迹大，导致测量x时出现误差；也可能是读数误差；也可能是由于存在空气阻力造成的误差。
15．（24-25高二上·湖南长沙·阶段练习）某同学用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为，被碰小球质量为。记录小球抛出点在水平地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置与的距离分别为，如图乙，分析数据：
(1)若入射小球半径为，被碰小球半径为，则要求______（填字母代号）；
A．B．
C．D．
(2)入射小球从轨道上滑下时，轨道的粗糙程度对实验结论 （选填“有影响”或“无影响”）；
(3)若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为 若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的关系式为 （用题中所给物理量的符号表示）。
(4)某实验小组用另一组装置验证动量守恒定律，如图所示，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，使入射小球仍从斜槽上S点由静止㳖下，多次实验，得到两球落在斜面上的平均落点。用刻度尺测量斜面顶点到三点的距离分别为，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所测物理量的符号表示）。
【答案】(1)C
(2)无影响
(3)
(4)
【详解】（1）为了保证碰撞后入射小球不反弹，需要满足入射小球质量大于被碰小球质量，即；为了保证两小球发生对心正碰，两小球半径需要相等，即。
故选C。
（2）入射小球从轨道上滑下时，轨道的粗糙程度对实验结论没有影响，只有小球滑到底端时速度相同即可；
（3）[1][2]碰撞前小球落点为，碰撞后小球落点为，小球落点为；由于两小球在空中下落的高度相同，所以平抛运动时间相同，设为，由题意得
根据动量守恒定律可得
若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为
若碰撞是弹性碰撞，则既要满足动量守恒还应满足机械能守恒，即满足
（4）碰撞前小球落点为，碰撞后小球落点为，小球落点为，设斜面倾角为，由平抛规律得
解得
同理可得
根据动量守恒表达式
可得
16．（2024·新疆河南·高考真题）某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离，将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离、。
完成下列填空：
(1)记a、b两球的质量分别为、，实验中须满足条件 （填“>”或“
(2) 小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向高度相同故下落时间相同，水平方向匀速运动直线运动，小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。
【详解】（1）为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求；
（2）[1]两球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们做平抛运动的时间t相等，碰撞前a球的速度大小
碰撞后a的速度大小
碰撞后b球的速度大小
如果碰撞过程系统动量守恒，则碰撞前后系统动量相等，则
整理得
[2]小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向高度相同故下落时间相同，水平方向匀速运动直线运动，小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。
17．（2023·辽宁·高考真题）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为和()。将硬币甲放置在斜面一某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为、、。
（1）在本实验中，甲选用的是 （填“一元”或“一角”）硬币；
（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为 （设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）；
（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则 （用和表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；
（4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因 。
【答案】 一元 见解析
【详解】（1）[1]根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，甲选用的是一元硬币；
（2）[2]甲从点到点，根据动能定理
解得碰撞前，甲到O点时速度的大小
（3）[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分别为
若动量守恒，则满足
整理可得
（4）[4]由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因有：
1.测量误差，因为无论是再精良的仪器总是会有误差的，不可能做到绝对准确；
2.碰撞过程中，我们认为内力远大于外力，动量守恒，实际上碰撞过程中，两个硬币组成的系统合外力不为零。
18．（2024·北京·高考真题）如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。
(1)关于本实验，下列做法正确的是_____（填选项前的字母）。
A．实验前，调节装置，使斜槽末端水平
B．选用两个半径不同的小球进行实验
C．用质量大的小球碰撞质量小的小球
(2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和P（P为m1单独滑落时的平均落点）。
a．图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点 ；
b．分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允许范围内，若关系式 成立，即可验证碰撞前后动量守恒。
(3)受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O′点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A′，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1，2的质量分别为m和M，弦长AB = l1、A′B = l2、CD = l3。
推导说明，m、M、l1、l2、l3满足 关系即可验证碰撞前后动量守恒。
【答案】(1)AC
(2) 用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点 m1OP = m1OM＋m2ON
(3)ml1 = −ml2＋Ml3
【详解】（1）A．实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前，后速度成正比，需要确保小球做平抛运动，即实验前，调节装置，使斜槽末端水平，故A正确；
B．为使两小球发生的碰撞为对心正碰，两小球半径需相同，故B错误；
C．为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，故C正确。
故选AC。
（2）[1]用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点。
[2]碰撞前、后小球均做平抛运动，由可知，小球的运动时间相同，所以水平位移与平抛初速度成正比，所以若
m1OP = m1OM＋m2ON
即可验证碰撞前后动量守恒。
（3）设轻绳长为L，小球从偏角θ处静止摆下，摆到最低点时的速度为v，小球经过圆弧对应的弦长为l，则由动能定理有
由数学知识可知
联立两式解得
若两小球碰撞过程中动量守恒，则有
mv1 = −mv2＋Mv3
又有
，，
整理可得
ml1 = −ml2＋Ml3
19．（2024·福建·高考真题）某小组基于动量守恒定律测量玩具枪子弹离开枪口的速度大小，实验装置如图（a）所示。所用器材有：玩具枪、玩具子弹、装有挡光片的小车、轨道、光电门、光电计时器、十分度游标卡尺、电子秤等。实验步骤如下：
（1）用电子秤分别测量小车的质量M和子弹的质量m；
（2）用游标卡尺测量挡光片宽度d，示数如图（b）所示，宽度d= cm；
（3）平衡小车沿轨道滑行过程中的阻力。在轨道上安装光电门A和B，让装有挡光片的小车以一定初速度由右向左运动，若测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56ms、17.90ms，则应适当调高轨道的 （填“左”或“右”）端。经过多次调整，直至挡光时间相等；
（4）让小车处于A的右侧，枪口靠近小车，发射子弹，使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上，小车向左运动经过光电门A，测得挡光片经过A的挡光时间；
（5）根据上述测量数据，利用公式v= （用d、m、M、表示）即可得到子弹离开枪口的速度大小v；
（6）重复步骤（4）五次，并计算出每次的v值，填入下表；
（7）根据表中数据，可得子弹速度大小v的平均值为 m/s。（结果保留3位有效数字）
【答案】 0.99 右 59.7
【详解】（2）[1]游标卡尺的分度值为0.1mm，则挡光片的宽度为
（3）[2]小车经过光电门的速度为
测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56ms、17.90ms，可知小车经过光电门A的速度大于经过光电门B的速度，故应适当调高轨道的右端；
（5）[3]小车经过光电门的速度为
子弹粘上小车的过程，根据动量守恒定律有
解得
（7）[4]根据表格数据，可得子弹速度大小v的平均值为
次数
1
2
3
4
5
速度v（）
59.1
60.9
60.3
58.7
59.5