2026年高考物理一轮复习(通用版)第28讲实验：验证动量守恒定律(专项训练)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习(通用版)第28讲实验：验证动量守恒定律(专项训练)(学生版+解析)，共9页。试卷主要包含了的质量分别为和，的质量分别为m1和m2，所示等内容，欢迎下载使用。
\l "_Tc210725409" 01 课标达标练 PAGEREF _Tc210725409 \h 1
\l "_Tc210725410" 题型01 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 PAGEREF _Tc210725410 \h 1
\l "_Tc210725411" 题型02 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 PAGEREF _Tc210725411 \h 4
\l "_Tc210725412" 题型03 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 PAGEREF _Tc210725412 \h 6
\l "_Tc210725413" 题型04 拓展创新实验 PAGEREF _Tc210725413 \h 10
\l "_Tc210725414" 02 核心突破练 PAGEREF _Tc210725414 \h 13
\l "_Tc210725415" 03 真题溯源练 PAGEREF _Tc210725415 \h 16
01 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
1．（2025·湖南湘潭·模拟预测）为了验证动量守恒定律，某实验小组的同学设计了如图甲所示的实验装置：将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为d的挡光片，测得滑块A、B（包含挡光片）的质量分别为和。
(1)用螺旋测微器测量滑块上挡光片的宽度d，示数如图乙所示，则 mm。
(2)打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，滑块通过光电门1、2的时间分别为、，当 （选填“”、“”或“”）时，可认为气垫导轨水平。
(3)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B发生碰撞。与光电门1相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为和，与光电门2相连的计时器显示的遮光时间为。若、、、、满足关系式： ，则可验证滑块A、B组成的系统碰撞前后动量守恒；若、、满足关系式： ，则可验证滑块A、B碰撞是弹性碰撞。
2．（2025·湖南·三模）学习小组利用如图1所示的装置，测量滑块1、2的质量、（含遮光板）。
实验器材：气垫导轨、滑块1、2（含宽度相同的遮光板）、配重块（质量已知）、弹簧、细线、光电门、计时器等。
实验步骤：
①打开光电门及计时装置，接通气源，调节气垫导轨水平；
②在滑块1上固定数量不等的配重块，在两个滑块中间压缩轻质弹簧，再用细线把两个滑块连接；
③开始时让两滑块在两光电门中间处于静止状态，然后烧断细线，滑块1、2分别向左右弹开，经过光电门时，记录遮光板的挡光时间分别为、及配重片的总质量；
④改变滑块1上配重片的质量，多次重复实验，记录多组、及值。
数据处理：在坐标纸上以为纵轴，以配重片总质量为横轴，画出图如图2所示，为一条倾斜的直线，测出纵截距为，斜率为。
请回答下列问题：
(1)若每次滑块弹开过程系统动量守恒，根据图像可求出滑块1质量 ，滑块2质量 。（均用、表示）
(2)每次实验，弹簧的压缩量 。（选填“可以不同”或“必须相同”）
(3)若某次实验在烧断细线前，两滑块没有处于静止状态，而是有向左的微小速度，则此次测量的数据点处在理论直线的 侧。（选填“上”或“下”）
3．（2025·黑龙江哈尔滨·一模）为了验证动量守恒定律，哈三中某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置：将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为d的挡光片，测得滑块A、B（包含遮光片）的质量分别为m1和m2。
(1)打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块， 时，可认为气垫导轨水平。
(2)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B发生碰撞且不粘连。与光电门1相连的计时器显示的遮光时间为∆t1，与光电门2相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为∆t2和∆t3。为使滑块A能通过光电门2，则m1 m2（小于，等于，大于）；该装置在用于“验证动量守恒定律”时 （填“需要”或“不需要”）测出遮光片的宽度d。
(3)若两滑块发生的是弹性碰撞，则下列等式成立的是（ ）
A．B．
C．D．
(4)改变实验装置用于验证动量定理：拿下滑块A、B，把气垫导轨左端抬高，使导轨与水平面夹角为30°，然后固定导轨。让滑块A从光电门1的左边由静止滑下，通过光电门1，2的时间为∆tA1、∆tA2，通过光电门1和2之间的时间间隔为t，重力加速度为g，如果关系式 （用d、∆tA1、∆tA2、t及g表示）在误差允许范围内成立，表明动量定理成立。
4．（2025·山西·一模）某实验小组利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。安装好器材后，进行了以下操作，完成下列填空：
（1）用天平测得滑块（含遮光条）、（含橡皮泥）的质量分别为、；
（2）打开气泵，待稳定后调节气垫导轨，直至轻推滑块后，上遮光条通过光电门1和2的时间 （填“相等”或“不等”），说明气垫导轨已调至水平；
（3）将滑块推至光电门1的左侧，将滑块放在光电门1和2之间。向右轻推一下，滑块通过光电门1后与静止的滑块碰撞并粘在一起以共同速度通过光电门2。测得滑块上的遮光条通过光电门1、2的时间分别为和；
（4）改变滑块推出时的速度，重复步骤（3）。以为横坐标、为纵坐标，作出随变化的图线。若该图线为过原点的直线，直线的斜率 ，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒；
（5）该实验不需要测量遮光条的宽度，原因是 。
02 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验
5. （2025·辽宁朝阳·模拟预测）某同学用碰撞验证动量守恒，实验装置如图。利用天平称量两个滑块的质量分别为滑块1质量m1，滑块2质量m2，垫起木板的一端使滑块可以在木板上匀速运动，在滑块2上装有撞针和橡皮泥，现在将滑块1装上纸带并穿过打点计时器限位孔，实验时接通电源，让滑块1以一定的速度撞上滑块2并粘在一起，在滑块撞上挡板前用手按住滑块并关闭电源。
(1)实验中改变滑块质量重复实验 （填“需要”“不需要”）重新平衡摩擦。
(2)实验中得到一条纸带如图所示，用刻度尺测量出各段距离，根据碰撞前后情况可知应用 段计算滑块碰前的速度。
(3)若实验满足表达式 （用m1、m2、s1、s2、s3、s4表示），则动量守恒。
6．（2024·广西·模拟预测）某实验小组组装了如图甲所示的实验装置来完成“探究碰撞中的不变量”的实验。在小车P的后端连接通过打点计时器的纸带，前端粘有橡皮泥。给小车P一向前的瞬时冲量，然后与原来静止在前方的小车Q相碰并粘合成一体后，继续向前运动。
(1)下列操作正确的是（ ）
A．实验时给小车向前的瞬时冲量越大越好
B．两小车粘上橡皮泥是为了改变两车的质量
C．先接通打点计时器的电源，再给小车向前的瞬时冲量
D．实验前，需要在长木板靠近打点计时器一端垫上适量小木块以补偿阻力
(2)实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各点到起点A的距离分别为s1、s2、s3、s4。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上 段来计算小车P的碰前速度。（选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）
(3)测得小车P（含橡皮泥）的质量为m1，小车Q（含橡皮泥）的质量为m2，如果实验数据满足关系式 （用题目中的已知量和测量量表示），则可探知：在误差允许的范围内，小车P、Q碰撞过程中动量守恒。
03 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律
7．（2025·云南昭通·模拟预测）如图甲所示，利用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，下列说法中错误的是______。
A．为了减小实验误差，要尽可能减小小球与斜槽之间的摩擦
B．实验前，调节装置，要使斜槽末端水平
C．要选用两个半径相同的小球来进行实验
D．要用质量较大的小球碰撞质量较小的小球
(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，把质量为的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为的小球从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。
a.图乙为实验的落点记录，请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，并记为、和。则在误差允许范围内，若 关系式成立，即可验证碰撞前后系统动量守恒。若关系式 成立，即可验证该次碰撞是弹性碰撞。
8．（2025·江苏徐州·模拟预测）某同学用如图甲所示的实验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，右侧端点在水平地面上垂直投影为O，地面上叠放白纸和复写纸。
实验步骤一：让小球1从斜槽上某一固定位置S由静止滚下，从轨道右端水平抛出，落到复写纸上，并在白纸上留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。用圆规画尽量小的圆，把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置。
实验步骤二：把小球2放在水平轨道右端，让小球1仍从位置S由静止滚下，小球1和小球2碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。用同样画圆的方法，分别标出它们落点的平均位置M、N，如图乙。
(1)关于本实验，下列说法正确的有______。
A．斜槽轨道必须光滑
B．小球1和小球2的半径必须相同
C．小球1的质量必须大于小球2的质量
D．重复操作时发现小球的个别落点和其它落点相差较远，画圆时可以删除该落点
(2)本实验除了要测量、、的值以外，还必须要测量的物理量是______。
A．小球1的质量m1和小球2的质量m2
B．小球1开始释放时距地面的高度h
C．抛出点距地面的高度H
D．小球平抛运动的飞行时间t
(3)若所测物理量满足表达式 （用（2）问所测的物理量符号表示）时，则说明两球的碰撞遵守动量守恒定律。
(4)若在实验时总发现碰撞后的总动量大于碰撞前的总动量，可能的原因有______。
A．实验步骤二中释放小球1的位置在S点下方某处
B．实验步骤二中斜槽右端微微向上倾斜
C．实验步骤二中释放小球1时白纸向右移动少许
D．实验步骤二中在S点释放小球1时，小球1有一定初速度
(5)若在测量线段长度时发现，、相差不明显，请你提出一条改进建议 。
9．（2025·四川宜宾·三模）物理兴趣小组利用图（a）所示的装置研究小球的正碰。正确安装实验器材并调试后，先让小球A从斜槽轨道上滚下（不放小球B），拍摄小球A平抛过程中的频闪照片，如图（b）所示；然后把小球B放在斜槽轨道末端，再让小球A从轨道上滚下，两个小球碰撞后，拍摄小球A、B平抛过程中的频闪照片，如图（c）所示。频闪时间间隔不变。
(1)为了保证实验效果，以下做法不必要的是______。
A．小球A的半径等于小球B的半径
B．小球A的质量大于小球B的质量
C．斜槽轨道各处必须光滑
D．每次小球A应从斜槽轨道上同一位置由静止释放
(2)若两小球碰撞过程动量守恒，则两小球的质量之比 。
(3)碰撞后两球的分离速度，与碰撞前两球的接近速度成正比，比值由两球的材料性质决定，即，通常把叫做恢复系数。请同学们计算本实验中两球的恢复系数 。
10．（2025·甘肃白银·模拟预测）某同学用如图所示的装置来验证对心碰撞过程中的动量守恒定律。设计思路如下：
①用天平测出材质相同的1、2两个不同面额的硬币的质量、。
②安装好实验装置，将倾斜轨道固定在桌边，倾斜轨道的末端水平。
③图中点是硬币抛出点在水平地面上的投影，先不放硬币2。实验时，先让硬币1多次从倾斜轨道上位置由静止释放，通过画最小的圆找到其平均落地点的位置，测量其水平位移。
④将硬币2放在倾斜轨道水平末端边缘处，让硬币1从位置由静止释放，与硬币2相碰，多次重复本操作。
(1)本实验中不需要完成的实验步骤是（ ）（多选，填选项前的字母）。
A．测量硬币1开始释放时距桌面的高度
B．测量抛出点距地面的高度
C．分别通过画最小的圆找到硬币1、2相碰后平均落地点的位置、
D．测量水平位移、
(2)本实验中 （选填“＞”“=”或“＜”），只要满足关系式 ，则说明碰撞中动量守恒。实验过程中硬币1与倾斜轨道间的摩擦力对实验结果 （选填“有”或“没有”）影响。
(3)若利用本实验装置测量硬币1与倾斜轨道间的动摩擦因数（硬币1与轨道的各个部分间的动摩擦因数相同），实验中已测得、两点的水平距离为，水平位移为，硬币1开始释放时距桌面的高度为，抛出点距地面的高度为，则 （用题目中所给的物理量表示）。
11．（2025·河南开封·二模）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（如图a）；
②让质量为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、、。分析数据：
(1)实验室有如下A、B、C三个小球，则入射小球应该选取_________进行实验（填字母代号）；
A．直径，质量
B．直径，质量
C．直径，质量
(2)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次试验，白纸上留下了9个印迹，如果用画圆法确定小球的落点，图（b）中画的三个圆最合理的是 ；
(3)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）
(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（c）所示，图中圆弧的圆心在斜槽末端。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，得到两球落在圆弧上的平均位置为、、。测得斜槽末端与、、三点的连线与竖直方向的夹角分别为、、，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所测物理量的字母表示）。
04 拓展创新实验
12．（2025·辽宁鞍山·一模）根据《国家玩具安全技术规范》规定，玩具枪的弹射动能不得超过。某同学为检验所购玩具枪是否合格，计划基于动量守恒定律测量玩具子弹离开枪口的速度大小，实验装置如图a所示。所用器材包括：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、天平等。实验步骤如下：
（1）用电子秤测量子弹的质量m为，可以判断如果子弹的速度小于 则符合安全要求；
（2）用电子秤测量小车的质量M为；
（3）用游标卡尺测量挡光片宽度d，示数如图b所示，宽度 ；
（4）平衡小车沿轨道滑行的阻力。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，调节轨道两端高度并记录下挡光片经过光电门A、B的遮光时间，直至 为止；
（5）将小车置于A的右侧，玩具枪枪口靠近小车，发射子弹，使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上，带动小车向左运动。经过光电门A时测得挡光片经过A的遮光时间；
（6）根据上述测量数据，计算出子弹离开枪口的速度大小 （用d、m、M、表示）；
（7）重复步骤（4）五次。
13．（2025·湖北黄冈·模拟预测）某同学用如图所示气垫导轨和压力传感器验证动量守恒实验，实验步骤如下：
①用托盘天平测出两滑块的质量m1、m2(m2左侧连接一轻弹簧）；
②将m2右移，压缩右侧弹簧至一定长度，然后由静止释放m2，使得m2与m1碰撞后反弹；
③记录下m2释放时右侧压力传感器初始读数F0和m2与m1碰撞后左侧压力传感器最大示数F1和右侧压力传感器最大示数F2(确保m1和m2在与传感器碰撞前仅发生一次碰撞）；
两侧弹簧的劲度系数都为k，弹簧弹性势能的表达式为，其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量。
(1)在实验之前还需要进行的实验操作有___________
A．测量弹簧的原长
B．在使用之前将压力传感器调零
C．测出初始时m1、m2到左右两侧压力传感器的距离
D．记录下m1、m2碰撞后到压缩左右两侧压力传感器到最大示数的时间
(2)m2碰前初速度为 （用题目所给字母表示）
(3)实验要验证的动量守恒表达式为 ___________
A．B．
C．D．
14．（2025·上海·一模）某同学设计了一种验证动量守恒定律的实验方案。如图所示，将甲、乙两个形状相同、质量不等的小球通过轻质细绳分别悬挂于O点和O′点。
(1)甲球在A点由静止释放，运动到最低点时与乙球发生碰撞，碰后甲反弹至最高点A′，乙运动至最高点D。测得甲、乙两球质量分别为m和M（m”“=”或“