力学实验题

1验证动量守恒定律（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师评卷人得分一．实验题（共50小题）1．如图，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撤前后的动量关系。

图中0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，多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，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位置静上释放，与小球m2相碰，并多次重复，测出碰后m1平均落地点在M点，m2平均落地点在N点，不计小球与轨道润的摩擦。

（1）实验中，不需要测量的物理量是（填选项前的符号）。

A．两个小球的质量m1、m2B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程（2）若实验中发现m1•OM+m2•ON小于m1•OP，则可能的原因是（填选项前的符号）。

A．碰撞过程有机械能的损失B．计算时没有将小球半径考虑进去C．放上小球m2后，入射球m1从倾斜轨道上都止释放的位置比原来的低（3）若两球发生弹性正碰，则OM、ON、OP之间一定满足的关系是（填选项前的符号）。

A．OP=ON﹣OMB．2OP=ON+OMC．OP﹣ON=2OM2．用如图甲所示的装置验证动量守恒定律，小车P的前端粘有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车P，使之运动，与静止的小车Q相碰粘在一起，继续运动。

（1）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。

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。

（2）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，则可验证小车P、Q碰撞前后动量守恒。

（3）如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比，将（填“偏大”或“偏小”或“相等”）。

3．某实验小组利用图示装置验证动量守恒定律，光滑水平桌面上有一轻弹簧，原长很短，小球A、B将弹簧压缩至某一长度后由静止释放，A、B被弹开后沿桌面边缘飞出，落至水平地面上的M、N两点。

用天平测出小球A、B的质量m1、m2，用刻度尺测量M、N点到桌面左右边缘的水平距离分别为x1、x2．已知重力加速度为g①只要实验数据满足关系式（用以上物理量符号表示），就能验证动量守恒定律。

②该小组认为，利用此实验的装置及测量仪器还可以测定弹簧被压缩的弹性势能。

那么除了以上测量数据，还必须测量（用文字及相应符号表示），弹性势能的表达式：（用以上对应物理量符号表示）4．在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙两种装置：（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，则要求A．m1＞m2r1＞r2B．m1＞m2 r1＜r2C．m1＞m2r1=r2D．m1＜m2r1=r2（2）设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用甲装置实验时，验证动量守恒定律的公式为（用装置图中的字母表示）（3）若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必须有的是A．毫米刻度尺B．游标卡尺C．天平D．弹簧秤E．秒表（4）在实验装置乙中，若小球和斜槽轨道非常光滑，则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒。

这时需要测量的物理量有：小球静止释放的初位置到斜槽末端的高度差h1，小球从斜槽末端水平飞出后平抛运动到地面的水平位移s、竖直下落高度h2．则所需验证的关系式为。

（不计空气阻力，用题中的字母符号表示）5．某同学把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察两物体的运动情况，进行必要的测量，探究反冲过程动量变化的规律。

（1）该同学还必须有的测量仪器是；（2）需要直接测量的物理量是；（3）根据课堂探究，本实验中反冲过程动量守恒的表达式应为。

6．某实验小组用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，即研究两个小球在水平轨道上碰撞前后的动量关系。

装置图中O点为小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先将入射小球m1，多次从斜轨道上的P位置由静止释放，找到其落地点的平均位置Q，测量水平射程OQ．接着将被碰小球置于水平轨道，再将人射小球m1从斜轨道上P位置由静止释放，与小球m2相碰，并重复多次，分别找到两球相碰后落地点的平均位置。

（1）要达成本实验目的，以下哪些物理量还需要测量（填选项前的字母）。

A．两个小球的质量m1、m2B．小球m1开始释放时距水平导轨的高度hC．抛出点距地面的高度HD．两个小球相碰之后平抛的水平射程OM、ON（2）实验中，在确定小球落地点的平均位置时，通常采用的做法是，其目的是减小实验中的（填“系统误差”或“偶然误差）。

（3）若两球相碰前后动量守恒，其表达式为；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为。

（两空均用所测量的量表示）7．在验证动量守恒定律的实验中，实验装置如图所示，图中O点是小球抛出点在地面上垂直的投影。

a、b是两个半径相等的小球。

先让入射球a多次从斜轨上同一位置S静止释放，找到其平抛落地点的位置，测量平抛射程。

然后，把被碰的小球b静置于轨道的水平部分，再将入射球a从斜轨上S位置静置释放，与小球b相碰，并多次重复。

（1）为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1m2（2）完成本实验，必须测量的物理量有。

A．小球a开始释放的高度hB．抛出点距离地面的高度HC．A球和B球的质量m1、m2D．记录点O到A、B、C的距离OA、OB、OC（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示m1OB=8．图为“验证碰撞中的动量守恒”实验装置示意图，图中P点是未放被碰小球2时入射小球1的落点．（1）入射小球1与被碰小球2直径相同，均为d，为了减小误差，它们的质量相比较，应是m1m2．（选填“＞”、“＜”、“=”）（2）为了保证小球做平抛运动，必须调整斜槽使．（3）为了验证动量守恒，下列关系式成立的是．A.B.C.．9．某同学设想用如图甲所示的装置，研究两个完全相同的小球碰撞时有无机械能损失，设想如下：小球A用不可伸长的轻质细绳悬于O点，当A摆到O点正下方的C点时恰好与桌面接触但无压力，现将A球从Q点由静止释放，到达C 点时刚好与静置于桌面P点、与A完全相同的小球B碰撞，B平抛落至地面．该同学测得Q到桌面的高度H、桌面到地面的高度h及B平抛的水平位移L．（1）若用游标卡尺测小球的直径d如图乙所示，则d=cm；（2）测量小球下降的高度时，应该以球所在位置Q时（选填“球的下边沿”或“球心”）到桌面的距离为小球下降的高度H；（3）思考发现，测小球直径并非必要步骤，要使A、B两球对心正碰，只要让球A自由悬挂后处于C点，B球紧贴A球放置，且P与O、Q、C三点构成的平面必须．（4）实验中改变H，多测几次H和L的数值，得到如图丙所示的图线，如果两球碰撞过程中有机械能损失，则该图线的斜率k（选填“大于”、“等于”或“小于”）4h．10．“枪支比动能e0”是反映枪支威力的一个参数，已知e0=式E0是子弹离开枪口时的动能，S是子弹的横截面积（若子弹是球形，则S是过球心的截面圆面积）．“J2136冲击摆实验器”是物理实验中的实验器材，可以用来测量弹簧枪的比动e0，如图甲所示，左侧是可以发射球形子弹的弹簧枪，中间立柱上悬挂小摆块，摆块一般用塑料制成，正对枪口处有一水平方向的锥形孔（使弹丸容易射入并与摆块结合为一体）．摆块摆动的最大角θ可由刻度盘读出。

（重力加速度大小为g）。

（1）用游标卡尺测量子弹直径，测量结果如图乙所示，子弹的直径d= mm。

（2）实验开始之前，必须测量的物理量为子弹直径d以及和。

（写出物理量及其表示字母）；（3）实验步骤如下：①将冲击摆实验器放在桌上，调节底座上的调平螺丝，使底座水平；②再调节支架上端的调节螺丝，改变悬线的长度，使摆块的孔洞跟枪口正对，并且使摆块右侧与0刻度对齐；③此时用刻度尺测量出摆长L；④扣动弹簧枪扳机，打出子弹，记录下摆块的最大摆角；⑤多次重复实验，计算出摆块最大摆角的平均θ⑥处理实验数据，得出实验结论。

（4）子弹的发射速度为v0=，弹簧枪的比动能为e0。

（用已知量和测量量的字母表示）；（5）由于存在系统误差，使得测量值理论值。

（选填“大于”“小于”或“等于”）。

11．某同学用如图甲所示的装置验证碰撞中的动量守恒，并测滑块与桌面间的动摩擦因数。

一根长为L的轻质细线一端拴住质量为m的小钢球，细线的另一端固定在悬点O，在O点正下方的水平桌面上放一质量为M（M＞m）的小滑块，滑块上固定一宽度为d（很小）的轻质遮光片。

滑块左侧的水平桌面上固定两光电门A、B．其中光电门A右侧的桌面光滑，左侧的桌面粗糙。

光电门有两种计时功能，既可以记录遮光片到达两光电门的时间差t，又可以记录遮光片分别在两光电门处的遮光时间△tA和△tB。

（1）将小球向右拉至细线水平后静止释放，小球在最低点与滑块碰撞后反弹上升，测出细线的最大偏角为θ，滑块通过光电门A时遮光时间为△tA，已知重力加速度为g．则验证小球与滑块在碰撞过程中动量守恒的表达式为（用字母M、m、L、d、θ、△tA、g表示）。

（2）将光电门A固定，调节光电门B的位置，重复（1）中的实验步骤，记录各次实验中的t值，并测量A、B两光电门的间距s，作出图象如图乙所示。

取重力加速度g=9.8m/s2，则滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ=（结果保留两位有效数字）。

12．如图1所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验①用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图2所示，则d=mm；②质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门B的右侧，质量为m1的滑块从光电门A的右侧向左运动，穿过光电门A与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门B，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门B后用手将它停住，两个滑块固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门A的时间△t、滑块2和滑块1依次通过光电门B的时间△t2和△t1．本实验中两个滑块的质量大小关系应为．若等式成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒（用题中的所给的字母表示）．13．用如图所示装置通过半径相同的A、B两球碰撞来验证动量守恒定律，实验时先使质量为m A的A球从斜槽上某一固定点G由静止开始滚下，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．把质量为m B的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，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，得到了如图所示的三个落地处．①请在图中读出OP=cm；②由图可以判断出R是球的落地点，Q是球的落地点．③为了验证碰撞前后动量守恒，该同学只需验证表达式．14．某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球A 和B，实验的主要步骤如下：A．用天平测得A、B两球的质量分别为m1、m2，且m1＞m2B．如图所示安装器材，在竖直木板上记下O点（与置于C点的小球球心等高），调节斜槽使其末端C切线水平C．先C处不放球B，将球A从斜槽上的适当高度由静止释放，球A抛出后撞在木板上的平均落点为PD．再将球B置于C点，让球A从斜槽上同一位置静止释放，两球碰后落在木板上的平均落点为M、NE．用刻度尺测出三个平均落点到O点的距离分别为h M、h P、h N回答下列问题：（1）若C点到木板的水平距离为x，小球平均落点到O点的距离为h，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，碰后B球的平均落点位置应是（填“M”或“N”）；（3）若关系式（用题中所测量的物理量的符号表示）成立，则说明了两小球碰撞中动量守恒．15．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，碰撞前A球的动量P A=，碰撞后A球的动量P'A=，碰撞后B球的动量P B=．16．在“验证动量守恒定律”的实验中，一般采用如图所示的装置：（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，则A．m1＞m2，r1＞r2B．m1＞m2，r1＜r2C．m1＞m2，r1=r2D．m1＜m2，r1=r2（2）以下所提供的测量工具中必需的是A．直尺B．游标卡尺C．天平D．弹簧测力计E．秒表（3）在做实验时，对实验要求以下说法正确的是A．斜槽轨道必须是光滑的B．斜槽轨道末端的切线是水平的C．入射球每次都要从同一高度由静止滚下D．释放点越高，两球碰后水平位移越大，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确（4）设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图所示装置进行实验时（P为碰前入射小球落点的平均位置），所得“验证动量守恒定律”的表达式为．（用装置图中的字母表示）17．验证碰撞中动量守恒的实验装置如图所示，A、B是直径均为d，质量分别为m A和m B的两个小球．（1）为了完成这个实验下列说法中正确的是A．每次小球A都必须同一点静止释放．B．小球A的质量可以小于小球B的质量．C．为了计量运动时间选用秒表来计时．D．为了减少误差，多次实验，但要标出平均位置应用圆规作图来确定．E．斜槽未端必须保持水平．（2）根据图中各点间的距离，写出动量守恒的式子．（用字母表示）18．利用如图所示的方式验证碰撞中的动量守恒，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切，先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，测量出滑块在水平桌面滑行的距离x1（图甲）；然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测量出整体沿桌面滑动的距离x2（图乙）．圆弧轨道的半径为R，A和B完全相同，重力加速度为g．（1）滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v=（用R和g表示）；（2）滑块与桌面的动摩擦因数μ=（用R和x1表示）；（3）若x1和x2的比值=，则验证了A和B的碰撞动量守恒．19．如图甲所示的装置可用验证动量守恒定律．斜槽轨道固定在水平桌面上，在其一侧竖直放置一贴有坐标纸的屏，坐标纸上小方格的边长l=9mm，让小球每次从F点由静止释放，从轨道末端水平抛出，通过频闪照相方式记录小球平抛运动过程．（1）实验中，让小球A从F点由静止释放，从末端水平抛出，通过频闪照相测得小球A到达轨道末端时的速度v A=0.50m/s．（2）把直径与A球相同的B球（m A＞m B）放置在水平高低末端，同样让A球从F点由静止释放，两球相碰后．都从轨道末端水平抛出，用频闪照相方式记录了它们运动过程的各四个点如图乙所示，写碰后A小球做平抛运动的初速度的计算式为：v A′=（用l、g表示）（3）要验证A、B两球碰撞过程中系统动量守恒，应该有等式在实验允许误差范围内成立（用题目中给出的字母符号表示），若此等式成立，则A、B 小球的质量之比为．20．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）下列说法中符合本实验要求的是．A．安装轨道时，轨道末端必须水平B．必要的测量仪器有天平、刻度尺和秒表C．入射球必须比靶球质量大，且二者的直径必须相同D．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一位置由静止释放（2）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S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置．然后把靶球静置于轨道的末端，再将入射小球从同一位置由静止释放，多次重复，并找到碰撞后两球各自落地点的平均位置．用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置与O点的距离（线段OM、OP、ON的长度），分别用x1、x2、x3表示．入射小球的质量m1，靶球的质量为m2，若满足关系式，则两球碰撞前后系统动量守恒．21．如图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2；②安装实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面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处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P；④将小球m2放在斜槽末端B处，仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离．图中从M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B点的距离分别为S M、S P、S N．依据上述实验步骤，请回答下面问题：（1）两小球的质量m1、m2应满足m1m2（填写“＞”、“=”或“＜”）；（2）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中点，m2的落点是图中点；（3）用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；（4）若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较与是否相等即可．22．某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验。