物理力学实验题2

2验证动量守恒定律（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师一．实验题（共50小题）1．如图甲所示，在验证动量守恒定律实验时，小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动。

然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力。

（1）若获得纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）．A为运动起始的第一点，则应选段来计算A的碰前速度，应选段来计算A 和B碰后的共同速度（填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。

（2）已测得小车A的质量m1=0.30kg，小车B的质量为m1=0.20kg，由以上测量结果可得碰前系统总动量为kg•m/s，碰后系统总动量为kg•m/s．（结果保留四位有效数字）（3）实验结论：。

2．如图所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球（小球与弹簧不连接），压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中（管径略大于两球直径），金属管水平固定在离地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧，现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小取g，按下述步骤进行实验：①用天平测出小球P和Q的质量分别为m1、m2；②用刻度尺测出管口离地面的高度h；③解除锁定记录两球在水平地面上的落点N、M；根据该同学的实验，回答下列问题：（1）除上述测量外，要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，还需要测量的物理量是A．弹簧的压缩量△xB．P、Q两球落地点M、N到对应管口的水平距离x1、x2C．金属管的长度LD．两球从弹出到落地的时间t1、t2（2）根据测量物理量可得弹性势能的表达式。

（3）如果满足关系式，则说明弹射过程中轻弹簧和两金属球组成的系统动量守恒（用测得的物理量符号表示）。

3．某物理实验小组的同学安装“验证动量守恒定律”的实验装置如图1所示．让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞，则：（1）下列关于实验的说法正确的是．A．轨道末端的切线必须是水平的B．斜槽轨道必须光滑C．入射球m1每次必须从同一高度滚下D．应满足入射球m1质量小于被碰小球m2（2）在实验中，根据小球的落点情况，该同学测量出OP、OM、ON、O'P、O'M、O'N的长度，用以上数据合理地写出验证动量守恒的关系式为．（3）在实验中，用20分度的游标卡尺测得两球的直径相等，读数部分如图2所示，则小球的直径为mm．4．在利用碰撞做“验证动量守恒定律”的实验中，实验装置如图甲所示，图中斜槽部分与水平槽部分平滑连接，按要求安装好仪器后开始实验。

图中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后，支柱立即倒下）．先不放被碰小球，重复实验若干次：然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的前端边缘支柱体B处（槽口），又重复实验若干次，在白纸上记录下挂于槽口的重锤线在记录纸上的竖直投影点和各次实验时小球落点的平均位置，从左至右依次为O、M、P、N点，测得两小球直径相等，并用刻度尺测出OM、OP、ON的长度，入射小球和被碰小球的质量分别为m1、m2，则：（1）两小球的直径用螺旋测微器核准相等，测量结果如图乙所示，则两小球的直径均为D=cm；（2）当所测的物理量满足表达式（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；（3）某次实验得出小球的落点情况如图丙所示，图中数据单位统一，假设碰撞动量守恒，两小球质量之比m1：m2=。

5．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做如下实验：①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1＞m2；②按照如图所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端；③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置；④将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1仍从斜槽顶端A处静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为L D、L E、L F根据该同学的实验，回答下列问题：（1）在没有放m2时，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点是图中的点；（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式，则说明碰撞中动量是守的；（3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．6．某实验小组同学为“验证动量守恒定律”设置实验装置如图甲所示，放在长木板上的小车A的前端粘有橡皮泥，现推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车A后连接纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz．（1）下列说法正确的是．A．需在长木板右端下面适当位置处垫放小木块用以平衡摩擦力B．实验中A车的质量必须大于B车的质量C．两车分别装上橡皮泥和撞针是为了碰撞后使两车粘在一起D．实验时先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源（2）现获得一条纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）．a为运动起始的第一点，则应选段来计算A车的碰前速度，应选段来计算A车和B车碰后的共同速度（以上两空填“ab”或“bc“或“cd’’或“如”）．（3）已测得小车A的质量m1=0.35kg，小车B的质量m2=0.18kg，由以上测量结果可得碰前总动量为kg•m/s，碰后总动最为kg．m/s．由此该小组同学得出实验结论为（计算结果保留三位有效数字）7．图为验证动量守恒定律的实验装置，两个带有等宽遮光条的滑块A、B的质量分别为m A、m B，在A、B间锁定一压缩的轻弹簧，将其置于气垫导轨上，已知AC与BD的距离相等，遮光条的宽度为d，接通充气开关，解除弹簧的锁定，弹簧将两物体沿相反方向弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t1和t2．（1）本实验需要调节气垫导轨水平，调节方案是．（2）调节导轨水平后进行实验，若有关系式，则说明该实验动量守恒．（3）某次实验未接通充气开关，锁定时弹簧压缩的长度不变，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t3和t4．两滑块与导轨间的动摩擦因数相同，若要测出该动摩擦因数，还需要测量的量是．8．用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为m A的钢球A用细线悬挂于O 点，质量为m B的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线伸直并与竖直方向夹角为β，释放后A球摆到最低点时恰与B 球对心碰撞，碰撞后，A球把原来静止于竖直方向的轻质指示针OC推到与竖直方向夹角为α处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点，进而测得B球的水平位移S，当地的重力加速度为g．（1）A、B两个钢球的碰撞近似看成弹性碰撞，则A球质量B球质量（填入“大于”、“小于”或“等于”）．为了对白纸上打下的多个B球的落地点进行数据处理，进而确定落点的平均位置，需要用到的器材是．（2）用题中所给的字母表示，验证动量守恒定律的表达式为．9．气垫导轨是一种实验辅助仪器，利用它可以非常精确地完成多个高中物理实验，滑块在导轨上运动时，可认为不受摩擦阻力，现利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图1．（1）对导轨进行调节平衡，使气垫导轨和光电门都正常工作，在导轨上只放置滑块1．调整调节旋钮，轻推滑块，观察滑块通过两光电门的时间，当滑块经过光电门1的时间大于经过光电门2的时间，则表明导轨不水平，为了调整为水平，下列操作正确的是．A．调节左边旋钮升高气垫导轨的左端B．调节右边旋钮升高气垫导轨的右端C．增加遮光条的宽度D．适当地减小滑炔的质量（2）利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的小变量”的实验，步骤如下：①用天平测出滑块A、B的质量分別为200g和300g；©安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；③向气垫导轨通入压缩空气；④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为△t=0.2s，照片如图所示：结合实验过程和图象分析知：该图象是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0﹣80cm刻度范围内；第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55cm，滑块B恰好通过x=70cm处；碰撞后有一个物体处于静止状态．设向右为正方向，试分析：滑块碰撞时间发生在第一次闪光后s，碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是kg•m/s，碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是kg•m/s．10．在“验证动量守恒定律”试验中，一般采用如图装置，则：（1）关于该实验的下列说法正确的有A．斜槽轨道必须是光滑的B．入射球每次都要从同一位置由静止滚下C．用游标卡尺测小球直径便于得到距离OA、OB、OCD．两球碰撞后离开轨道做平抛运动（2）实验中两半径相同的小球质量关系m1＞m2．实验记录纸上，小球落地点A、B、C到O的距离分别为OA、OB、OC，其中O点为斜槽末端所系重锤线指的位置．可见两球中球是入射球，若碰撞中动量守恒则应满足．11．如图甲所示，在验证动量守恒定律实验时，在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力．（1）若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）．A为运动起始的第一点，则应选段来计算A的碰前速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度（以上两空填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）．（2）已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得碰前总动量为kg•m/s，碰后总动量为kg•m/s．实验结论：．（计算结果保留3位有效数字）12．如图甲，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．（1）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静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是．（填选项前的符号）A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距离地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM、ON（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（用①中测量的量表示）13．利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，步骤如下：①用天平测出滑块A、B的质量分别为200g和300g；②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；③向气垫导轨通入压缩空气；④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为△t=0.2s，照片如图所示：结合实验过程和图象分析知：该图象是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0﹣﹣80cm刻度范围内；第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55cm处，滑块B恰好通过x=70cm处；碰撞后有一个物体处于静止状态．设向右为正方向，试分析：滑块碰撞时间发生在第一次闪光后s，碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是kg•m/s，碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是kg•m/s．14．为了验证动量守恒定律．图甲所示的气垫导轨上放着两个滑块，滑块A的质量为500g，滑块B的质量为200g．每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器的频率均为50Hz．调节设备使气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两个滑块以不同的速度相向运动，碰撞后粘在一起继续运动．图乙为纸带上选取的计数点，每两个计数点之间还有四个点没有画出．（1）判断气垫导轨是否处于水平，下列措施可行的是（填字母代号）．A．将某个滑块轻放在气垫导轨上，看滑块是否静止B．让两个滑块相向运动，看是否在轨道的中点位置碰撞C．给某个滑块一个初速度，看滑块是否做匀速直线运动D．测量气垫导轨的两个支架是否一样高（2）根据图乙提供的纸带，计算碰撞前两滑块的总动量大小p=Kg•m/s；碰撞后两滑块的总动量大小为p′=Kg•m/s．多次实验，若碰撞前后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．（结果保留两位有效数字）15．某同学用图示装置研究弹性正碰．实验中使用半径相等的弹性小球1和2，且小球1的质量大于小球2的质量．实验主要步骤如下：安装好实验装置，做好测量前的准备．第一步：先将木板竖直固定于斜槽前端边缘处的C点，且板面与纸面垂直，在木板上记下置于C点小球的位置O，然后将木板向右平移适当的距离，并固定．第二步：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并撞在木板上，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．第三步：把小球2放在斜槽前端边缘处的C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与第二步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置．第四步：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置到O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．回答下列问题：（1）若C点到木板的距离为x，小球落点到O点的距离为y，重力加速度为g，则小球做平抛运动的初速度v0=；（2）上述实验中，P点是的平均位置，N点是的平均位置，M 点是的平均位置．（3）若满足条件（用测量量表示），则两小球发生的碰撞是弹性正碰．16．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．①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，为完成实验需满足．A．m1＞m2，r1＞r2 B．m1＞m2，r1＜r2C．m1＞m2，r1=r2 D．m1＜m2，r1=r2②实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度，但是可以通过仅测量（填选项前的符号），间接地解决这个问题．A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的水平位移③图中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影，实验时，先让入射小球多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置．然后把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，再将入射小球从斜轨上S位置由静止释放，多次重复，并找到碰撞后两球落点的平均位置．用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O 点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，若满足关系式则两球碰撞前后系统动量守恒．17．用图1装置验证动量守恒定律．实验中（1）为了尽量减小实验误差，在安装斜槽轨道时，应让斜槽末端保持水平，这样做的目的是．A．使入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出B．使入射球与被碰小球碰后能同时飞出C．使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向D．使入射球与被碰小球碰撞时的动能不损失（2）若A球质量为m1=50g，两小球发生正碰前后的位移﹣时间（x﹣t）图象如图2示，则小球B的质量为m2=．（3）调节A球自由下落高度，让A球以一定速度v与静止的B球发生正碰，碰后两球动量正好相等，则A、B两球的质量之比应满足．18．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量相差比较大的小球，按下述步骤做了如下实验：①用天平测出两小球的质量（分别为m1和m2，且m1＞m2）；②按图示安装好实验器材，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端；③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置；④将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，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；⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，到B点的距离分别为L D、L E、L F．根据该同学的实验，回答下列问题：（1）在不放小球m2时，小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点在图中的点，把小球m2放在斜槽末端边缘处，小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球m1的落点在图中的点．（2）若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，不计空气阻力，则下列表达式中正确的有．A．m1L F=m1L D+m2L EB．m1L2E=m1L2D+m2L2FC．m1L E=m1L D+m2L FD．L E=L F﹣L D．19．用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律，用频闪照相机闪光4次拍得照片如图乙所示，已知闪光时间间隔为△t=0.02s，闪光本身持续时间极短，已知在这4次闪光的时间内A、B均在0～80cm范围内且第一次闪光时，A恰好过x=55cm处，B恰好过x=70cm处，则由图可知：（1）两滑块在x=cm处相碰．（2）两滑块在第一次闪光后t=s时发生碰撞．（3）若碰撞过程中满足动量守恒，则A、B两滑块的质量比为．20．如图，某同学利用验证碰撞中的动量守恒实验装置．探究半径相等的小球1和2的碰撞过程是否动量守恒，用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1＞m2，按下述步骤进行了实验：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O第一步：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10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．第二步：把小球2放在斜槽前端边缘处，让小球1从A点由静止滚下；使它们碰撞并落在地面上．重复10次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置．第三步：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OD、OE、OF的长度，分别为L D、L E、L F．（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的点，m2的落点是图中的点．（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式，则说明两小球的碰撞过程动量守恒．（3）实验中有关操作和描述正确的是．A．用质量大的球去碰质量较小的球，目的是使被碰球飞行距离更远，可减小测量误差B．调整斜槽末端水平，目的是使两球能发生对心碰撞C．让入射球认同一位置释放，目的是保障每次碰撞前小球的动量都相同D．碰撞后两球的动能之和总会小于碰前入射球的动能，是因为斜槽摩擦力做负功造成的．21．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．①为了使两球碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：A球的直径B 球的直径（“大于”、“等于”或“小于”）；为减小实验误差，在两球碰撞后使A球不反弹，所选用的两小球质量关系应为m A m B（选填“大于”、“等于”或“小于”）；②在以下选项中，本次实验必须进行的测量是；A．水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离B．A球与B球碰撞后，A球、B球落点位置分别到O点的距离C．A球和B球在空中飞行的时间D．测量G点相对于水平槽面的高③已知两小球质量m A和m B，该同学通过实验数据证实A、B两球在碰撞过程中动量守恒，请你用图中的字母写出该同学判断动量守恒的表达式是．22．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，继续做匀速运动．他设计的装置如图（a）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50Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力．（1）若已测得打点的纸带如图（b）所示，并测得各计数点的间距（已标在图上）．A 为运动的起点，则应选段来计算A碰撞前的速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度（以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”）．（2）已测得小车A的质量m1=0.4kg，小车B的质量m2=0.2kg，则碰前两小车的总动量大小为kg•m/s，碰后两小车的总动量大小为kg•m/s．（计算结果保留三位有效数字）23．气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响，因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验．现提供以上实验器材：（名称、图象、编号如图所示）（1）要完成《验证牛顿第二定律》实验某同学在进行此实验中，在实验中测得了滑块通过光电门1和光电门2的时间分别为t1和t2，则滑块经过光电门1和光电门2时的速度表达式分别是v1=，v2=．为了测定滑块在此装置上运动的加速度大小，还需要测量相关物理量是：（同时写出表示该物理量的字母）．根据以上实验数据，则加速度的表达式为．（2）利用以上实验器材还可以完成《验证动量守恒定律》的实验．为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m1v0=（m1+m2）v①针对此原理，我们应选择的器材编号为：；②在我们所选的器材中：器材对应原理中的m1（填写器材编号）24．如图为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒的装置．两带有等宽遮光条的滑块A和B，质量分别为m A、m B，在A、B间用细线水平压住一轻弹簧，将其置于气垫导轨上，调节导轨使其能实现自由静止，这是表明，烧断细线，滑块A、B被弹簧弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t A和t B，。