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专题9.3 本专题实验【练】
1．（2022·全国·高三开学考试）某研究性学习小组的同学制作了一个验证动量守恒定律的实验装
置，如图所示。一圆弧形轨道与水平轨道 OP平滑连接。实验中使用不同材料制成、大小相等的
滑块A和滑块B，用天平测得质量分别为 、 。先不放滑块B，使滑块A从圆弧形轨道上某处
S点由静止滑下，停止在水平面 点，测量并记录滑块A在水平轨道上滑行的距离 ；再把
滑块B静置于水平轨道始端O点，让滑块A仍从圆弧形轨道的S点由静止滑下，滑块A和滑块B
碰撞后分别停在水平轨道上的 点和 点，测量并记录 ， 。
（1）本实验必须满足的条件是___________（已知滑块A与滑块B碰撞后不反弹）。
A．圆弧轨道必须是光滑的
B．滑块A的质量 必须大于滑块B的质量
C．滑块A每次必须从同一高度由静止释放
（2）若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为___________。
（3）若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式___________是否成立。
2．（2022·福建·模拟预测）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
球碰撞前后的动量关系。图中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使 A球多
次从斜轨上位置P由静止释放，找到其平均落地点的位置 E。然后，把半径相同的B球静置于水
平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P由静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多
次重复上述A球与B球相碰的过程，分别找到碰后A球和B球落点的平均位置D和F。用刻度尺
测量出水平射程OD、OE、OF分别为x 、x 、x ，测得A球的质量为m ，B球的质量为m 。
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（1）该实验必须满足的条件有_______。
A．两球的质量必须相等
B．轨道末端必须水平
C．B球的半径大于A球的半径
D．A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
（2）当满足表达式_______时，即说明两球碰撞中动量守恒；当水平射程 x 、x 、x 满足表达式
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_______时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞。（用所测量的物理量表示）3．（2022·福建·模拟预测）如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍
德（G-Atwood1747-1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某
同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律和动量守恒定律，如图乙所示。（已知当地的
重力加速度为g）
（1）该同学用游标卡尺测量遮光片的宽度如图所示，则 d=___________mm；然后将质量均为m
（A含挡光片和挂钩、B含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，A置于桌面上处于静止
状态，测量出挡光片中心到固定光电门中心的竖直距离h；
（2）为了验证动量守恒定律，该同学让 A在桌面上处于静止状态，将B从静止位置竖直上升s
后由自由下落，直到光电门记录下挡光片挡光的时间为 （B未接触桌面），则验证绳绷紧过程
中系统沿绳方向动量守恒定律的表达式为___________；如果该同学忘记将B下方的质量也为m
的C取下，完成测量后，验证动量守恒定律的表达式为___________。
4．（2022·青海西宁·二模）某同学用如图所示装置来验证动量守恒定律。
（1）实验中，质量为 m 的入射小球 A和质量为 m 的被碰小球 B的质量关系是 m ________m
1 2 1 2
（填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）当满足关系式________（选项“A”“B”或“C”）时，证明A、B两小球碰撞过程中动量
守恒；若碰撞前后系统无机械能损失，则系统机械能守恒的表达式为_________（选项“A”“B”或“C”）。
A．
B．
C．
5．（2022·江西·丰城九中高三开学考试）实验小组成员利用下图装置验证两球碰撞过程中总动量
守恒。先让小球A从斜槽上C点由静止滚下，得到小球A的平均落点为 ，再使小球A与小球B
相碰，得到两次小球落点为 、 ，且知这三个落点是在以斜槽末端为圆心的 圆弧上。测量
轨道末端和 、 、 三点的连线与水平方向的夹角分别为 、 、 ，测得小球A、B的质
量分别为 、 ，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）。
6．（2022·湖北·高三开学考试）某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实
验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨
的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小
孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩
擦而引起的误差。（1）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨________；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定
在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2（所用滑块1、2如图丙所示）放在气垫导轨的中间；
⑥先接通打点计时器的电源，然后_____________________，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图丁所示；
⑧测得滑块1（包括撞针）的质量为420g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为275g；
请完善实验步骤①⑥的内容。
（2）已知打点计时器每隔 0.02s 打一个点，计算可知，两滑块相互接通作用前的动量之和为
______ ；两滑块相互作用以后的动量之和为________ 。（保留三位有效数字）
（3）本实验两滑块相互作用过程，系统总动能损失_________（填“最大”、“最小”）。
7．（2022·四川·遂宁中学高一期末）小刘同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图1
所示。
（1）将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块 b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至___________ ；
（2）用天平测得滑块a、b质量分别为 ；
（3）在滑块上安装配套的粘扣，并按图示方式放置两滑块。使滑块 a获得向右的速度，滑块a通
过光电门1后与静止的滑块b碰撞弹粘在一起，并一起通过光电门2遮光条通过光电门1、2的时
间分别为 ，则上述物理量间如果满足关系式___________，则证明碰撞过程中两滑块的总动
量守恒。
（4）本实验___________ （ “需要”或“不需要”）测量遮光条的宽度。
8．（2022·山西太原·三模）某同学用如图的装置进行探究，初始弹簧处于压缩且锁定状态，解锁
后，滑块A离开弹簧向右滑动，通过光电门 1后与滑块B碰撞。已知两遮光片相同，测得滑块 A
第一次通过光电门1的时间为 ，第二次通过光电门1的时间为 ，滑块B通过光电门2的时间为
。完成下列填空：
（1）为测量弹簧压缩时具有的弹性势能，除A的质量外，还须测量的物理量是___________。
（2）若A、B碰撞过程中动量守恒，则两滑块的质量比 ___________（用物理量的符号表
示）。
（3）若A、B的碰撞为弹性碰撞，则 应满足的关系是___________（用物理量的符号表
示）。
9．（2022·全国·高三专题练习）某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置。在足够大的水平
平台上的A点放置一个光电门，其右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面。当地重力加
速度大小为g。采用的实验步骤如下：
A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B．用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量ma、mb；
C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧（与 a、b不连接），静止放置在平台
上；
D．细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平
台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；
G．改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为______mm。
（2）针对该实验装置和实验结果，同学们做了充分的讨论。讨论结果如下：
①该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证a、b两物体弹开后的动量大小相等，即______＝
______（用上述实验所涉及物理量的字母表示）；
②若该实验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的的弹性势能为______（用上述实验所涉及
物理量的字母表示）；
③改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到xa与 的关系图象如图所示，图线的斜率为
k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为______（用上述实验数据字母表示）。
10．（2022·广东·模拟预测）某物理兴趣小组利用如图所示的装置“探究动量守恒定律”，AB是
倾角大小可以调节的长木板，BC是气垫导轨（气垫导轨可看成光滑轨道），忽略小球通过B点
时的速度变化，光电门1与光电门2固定在气垫导轨BC上。
（1）将质量为m、直径为d 的小球a从长木板上的位置O 由静止释放，小球a通过光电门1、2
1 1的挡光时间分别为Δt 与Δt ，当_________时，表明气垫导轨已调至水平位置。
1 2
（2）将质量为3m、直径为d 的小球b静置于气垫导轨上的位置O ，使小球a从长木板上的位置
2 2
O 由静止释放，小球a先后通过光电门的挡光时间分别为Δt 与Δt ，小球b通过光电门的挡光时
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间为Δt 。
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①若小球a、b碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为_________；
②若小球a、b发生的是弹性碰撞，则 ________；
（3）若小球a、b发生的是弹性碰撞，该小组成员设想，如果保持小球 a的直径d 不变，逐渐增
1
大小球a的质量，则碰撞之前小球a的挡光时间Δt 与碰撞之后小球b的挡光时间Δt 的比值 逐
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渐趋近于__________；
（4）关于本实验的误差，该小组成员有不同的观点，其中正确的是_______。
A．保持长木板倾角一定，将小球a的释放点适当上移，可减小误差
B．保持小球a的释放点不变，将长木板的倾角适当增大，可减小误差
C．同等实验条件下，将倾斜长木板换为更光滑的玻璃板，可减小误差
D．以上说法都不正确
11．（2022·浙江·高考真题）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上
有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由
速度传感器测得。
①实验应进行的操作有_______。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
②下表是某次实验时测得的数据：
碰撞后 A 的速 碰撞后B的速
A 的质量/ B 的质量/ 碰撞前 A 的速度
度大小/（ 度 大 小 / （
kg kg 大小/（ ）
） ）
0.200 0.300 1.010 0.200 0.800由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是_______kg·m/s。（结果保留3位
有效数字）
12．（2022·全国·高考真题）利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为 的滑块A与
质量为 的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后 A和B的速度
大小 和 ，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：
（1）调节导轨水平；
（2）测得两滑块的质量分别为 和 。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量
为______kg的滑块作为A；
（3）调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离 与B的右端到右边挡板
的距离 相等；
（4）使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与 B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻
开始到各自撞到挡板所用的时间 和 ；
（5）将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤（4）。多次测量的结果如下表
所示；
1 2 3 4 5
0.4 1.2
0.67 1.01 1.39
9 2
0.1 0.4
0.21 0.33 0.46
5 0
0.3 0.3
0.33 0.33
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（6）表中的 ______（保留2位有效数字）；
（7） 的平均值为______；（保留2位有效数字）（8）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由 判断。若两滑块的碰撞为弹
性碰撞，则 的理论表达式为______（用 和 表示），本实验中其值为______（保留2位有
效数字），若该值与（7）中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的
碰撞为弹性碰撞。
