高考物理十年试题分类解析 专题46 验证动量守恒定律

1（2011北京理综卷）如图2，用“碰撞试验器”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2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步骤是 (填选项的符号) 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 C.测量抛出点距地面的高度h

D．分别找到m1，m2相碰后平均落地点的位置M、N

E．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 （用②中测量的量表示）； 若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为 （用②中测量的量表示）。 ④经测定，m145.0g,m27.5g，小球落地点的平均位置距Ｏ点的距离如图３所示。

碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1’，则p1:p1’= ∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2’,

‘‘

则p1: p2=11:

实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值

p1为

p1'p2'-3

-2

设小球平抛运动时间为t，碰撞前m1的动量为p1=45.0×10×44.80×10/t，

-3-2

碰撞后m1的动量为p1’=45.0×10×35.20×10/t，则p1:p1’=14∶11；

-3-2‘‘

碰撞后m2的动量为p2’=7.5×10×55.60×10/t，，则p1: p2=11:2.9

⑤有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据，分析和计算出被撞小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm

2.（2009·四川理综）气垫导轨(如图甲)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作

后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为_________、_________，两滑块的总动量大小为_________；碰撞后两滑块的总动量大小为_________。重复上述实验，多做几次。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。

3.( 2008年宁夏理综)某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律．图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1∶2．当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触．向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放．结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30°．若本实验允许的最大误差为±4％，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？

A B 3.解析:摆球A、B的质量分别为mA、mB，摆长为l，B球的初始高度为h1，碰撞前

B球的速度为vB，在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得

h1l(1cos45)

12mBvBmBgh1 24.（2007·全国卷Ⅰ）碰撞的恢复系数的定义为e=

v2v1v20v10 ，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，

v1和v2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<1。某同学借用验证动力守恒定律的

实验装置（如图所示）验证弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的钢质小球1和2（它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞），且小球1的质量大于小球2的质量。

实验步骤如下：

安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重锤线所指的位置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。重复多次，用尽可能小的圆把小球的所落点圈在里面，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，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后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OM、OP、ON的长度。

上述实验中，

① P点是 平均位置， M点是 平均位置， N点是 平均位置

②请写出本实验的原理

写出用测量量表示的恢复系数的表达式 。 ③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关系？

5.（2006·天津理综）用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图，斜槽与水平槽圆滑连接。实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。再把B求静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹。记录纸上的O点是垂直所指的位置，若测得各落点痕迹到O点的距离：OM＝2.68cm，OP＝8.62cm，ON＝11.50cm，并知A、B两球的质量比为2︰1，则未放B球时A球落地点是记录纸上的_______点，系统碰撞前总动量P与碰撞后总动量P’的百分误差 一位有效数字）。

pp'p＝ %（结果保留

6（2000天津、江西卷）某同学用图1所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图1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，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，图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。

（1）碰撞后B球的水平射程应为 ㎝。

（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答： （填选项号） （A）水平槽上放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 （B）A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 （C）测量A球或B球的直径。

（D）测量A球和B球的质量（或两球质量之比） （E）测量C点相对于水平槽面的高度。