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《高考物理选择性必修实验最新模拟题精练》
专题2 碰撞仪和其它方法验证动量守恒定律
1.（6 分）(2023 年7 月河北唐山期末)如图甲所示，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）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______，来间接解决这个
问题。
A.小球开始释放的高度
B.小球抛出点距地面的高度
C.小球做平抛运动的水平位移
（2）用天平测量两个小球的质量
、
。图甲中
点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，
先让入射小球
多次从斜槽上的
位置由静止释放；然后把被碰小球
静止放置于轨道的水平部分，再
将入射小球
从斜槽上的
位置由静止释放与小球
相撞，并多次重复，分别找到小球的平均落点
、
、
，并测量出
、
、
到
点的水平距离
、
、
。若两球相碰前、后的动量守恒，其表
达式可表示为______。（用上述步骤中测量的量表示）
甲
（3）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图乙所示。在水平槽末端与水平地面间放
置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球
仍从斜槽上的
点由静止释放，重复
（2）问的操作步骤，得到两球落在斜面上的平均落点
、
、
。用刻度尺测量斜面顶点到
、
、
三点的距离分别为
、
、
。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）
1
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乙
1．(2024 河南漯河高中质检)某物理兴趣小组利用如甲所示的装置进行实验。在足够大的水平平台上的A 点
放置一个光电门，水平平台上A 点右侧摩擦很小，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：
①在小滑块a 上固定一个宽度为d 的窄挡光片﹔
②用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b 的质量
、
；
③a 和b 间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，静止放置在平台上；
④细线烧断后，a、b 瞬间被弹开，向相反方向运动；
⑤记录滑块a 通过光电门时挡光片的遮光时间t；
⑥滑块α 最终停在C 点（图中未画出），用刻度尺测出AC 之间的距离
；
⑦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
；
⑧改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）a 球经过光电门的速度为： （用上述实验数据字母表示）。
（2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证等式 成立即可。（用上述实验数据字母表
示）
2
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（3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到
与
的关系图像如图乙所示，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）
2. （2024 北京石景山期末）如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。
（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ml多次从斜轨上S 位置由静止释
放，找到其平均落点的位置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ml从斜轨上S 位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________
A．用天平分别测量两个小球的质量ml、m2
B．测量小球m1开始释放时的高度h
C．测量抛出点距地面
高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落点的位置M、N，测量OM、ON 的长度
（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_______________________(用前面测量的量表示)。
（3）有同学认为若碰撞是弹性碰撞，则ON=OM+OP，请判断该同学的结论是否正确，并说明理由
_______________________。
3. （2024 浙江宁波期末）两实验小组设计实验验证动量守恒定律。第一组设计了如图甲所示“碰撞实验
装置”，验证两小球碰撞前后的动量是否守恒。第二组设计了如图乙所示装置，利用光电门与气垫导轨验
证两滑块碰撞前后的动量是否守恒。
3
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（1）关于第一组实验，下列说法正确的是______。（至少有一项是正确的）
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道的末端切线必须保持水平
C.入射球A 和被碰球B 的质量必须相等
D.入射球A 每次必须从斜槽轨道的同一位置由静止释放
（2）参与第一组实验的同学用托盘天平测出了小球A 的质量m1，小球B 的质量m2，用毫米刻度尺测得
O、M、P、N 各点间的距离（图丙中已标出），则验证两小球碰撞过程中动量守恒的表达式为______（用
x1、x2、x3、m1、m2表示）。
（3）参与第二组实验
同学测得P、Q 的质量分别为m1、m2，左、右遮光板的宽度分别为d1、d2。实验中，
用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电
门的时间分别为t1、t2，则动量守恒应满足的关系式为______（用t1、t2、d1、d2、m1、m2表示）。
4. （2024 辽宁锦州期末）某实验小组采用如图所示的装置来验证动量守恒定律。主要实验步骤如下：
①安装仪器，并将木板一侧适当垫高以平衡摩擦力；
②将另一小车B（图甲中未画出）静置于P 处，在小车B 中放入适当质量的重物；
③接通电源，轻推一下，使小车A 沿木板向下运动，A、B 碰撞后粘在一起运动，打出一条如图乙所示的
纸带（图乙中的
、
均已测出）；
（1）关于步骤①中平衡摩擦力的操作，下列最准确的是___________（选填正确答案标号）；
A.将小车轻放于木板上，小车静止不动
B.轻推一下小车，目测小车做匀速直线运动
4
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C.将小车连上纸带，接通电源，轻推一下小车，在纸带上打出一系列点，纸带上点迹分布均匀
（2）在图乙中，___________（填“
”或“
”）段对应的点是两车碰撞前打出的；
（3）测得小车A 的质量为
，小车B 的质量为
，重物的质量为
，那么在误差允许的范围内满足
关系式___________（用
、
、
、
、
表示），则在碰撞过程中系统动量守恒。
5. （2024 山东威海银滩高中质检）某兴趣小组利用如图甲所示装置验证动量守恒定律。用轻绳系直径为
的小球A 悬挂在
点，向左侧拉起小球A，释放后A 在
点的正下方恰与放置在光滑支撑杆上的直径
相同的小球B 发生对心碰撞，碰后小球A 继续向右摆动，小球B 做平抛运动。
（1）用游标卡尺测小球A 直径如图乙所示，则
_____________mm；
（2）测得
间轻绳的长度
，小球A 质量
，小球B 质量
，碰撞前小球A 拉起的角度
和碰撞后
小球A 向右运动轻绳与竖直方向间的最大角度
，小球B 做平抛运动的水平位移
、竖直下落高度
。
（3）碰后瞬间小球B 的速度大小_____________（用已知量相应的字母表示）；
（4）若该实验验证碰撞过程动量守恒定律成立，则应满足等式_____________（用已知量相应的字母表
示）。
6. （2024 黑龙江齐齐哈尔名校联盟期末联考）某物理兴趣小组利用如图所示的装置验证动量守恒定律。
并进行如下的实验操作：组装好实验器材，将小球1 由图中的挡板处静止释放，记录小球1 在竖直挡板上
的撞击点；将直径相等的小球2 放在导轨的末端（小球1 的质量大于小球2 的质量），记录在竖直挡板上
的水平投影点O；然后将小球1 由挡板处静止释放，记录小球1、小球2 在竖直挡板上的撞击点。回答下列
问题：
5
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（1）小球1 与小球2 相碰后，两球撞在竖直挡板上得到痕迹，其中小球1 碰后撞在木板上的___________
（填“a”“b”或“c”）点。
（2）为了完成实验的验证，需要测量的物理量有___________。（填字母）
A.小球的直径d
B.小球1、小球2 的质量
、
C.轨道末端与竖直挡板之间的距离x
D.依次测量出图中a、b、c 三点到O 点的距离
、
、
（3）若两球碰撞过程动量守恒，则关系式___________成立。（用需要测量的物理量的符号表示）
7．（6 分）(2024 安徽”江南十校”3 月联考)某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒，设计了如下实
验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上。选择相同材质且表面粗糙程度
相同的一元硬币和一角硬币进行实验。
一元硬币和一角硬币的质量分别为
和
且
，将甲硬币放在斜面的某一位置，标记此位置为
B。如图（a）所示，甲由静止释放滑下，当甲停在水平面上某一位置处，测量O 点到甲停止位置的距离
OP，记为
。如图（b）所示，将乙硬币放置在O 点位置，左侧与O 点重合，并将甲硬币在B 点由静止释
放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量O 点到甲乙停止位置的滑行距离OM 和ON，记为
、
。
（1）在本实验中，乙选用的是______硬币。（选填“一元”或“一角”）
（2）若甲乙硬币碰撞前后系统动量守恒，则应满足的表达式为______。（用
、
、
、
和
表
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示）
（3）关于该实验需要满足的条件是______°
A．OA 段必须保持水平
B．倾斜段纸板与水平段纸板必须由同一种材料制成
C．两硬币材质及其表面粗糙程度必须相同
8. （2024 重庆主城区第一次质检）如图甲所示，某同学设计了验证碰撞中的动量守恒实验：在O 点固定
一拉力传感器，可测量细绳中的拉力大小。一根轻质、柔软、不可伸长的细线一端系一个质量为
的小球
a，另一端系在传感器上O 点，悬点到小球球心的距离为l。在O 点正下方的水平桌面上静止放置一个中心
与a 球等高、质量为
的片状橡皮泥b。将小球a 拉起一定的偏角后由静止释放，在最低点处与橡皮泥b
发生碰撞，碰后粘在一起向左摆动。此过程采集到的拉力F 随时间t 变化关系如图乙所示。不考虑a、b 形
状变化所产生的影响，当地的重力加速度大小为g。
（1）小球a 碰前瞬间的速度
________；
（2）若本实验中满足关系式________，则可得到结论：碰撞过程中，a、b 组成的系统在水平方向上动量
守恒；
（3）本实验由于碰撞损失的机械能为________。
9. （2024 辽宁十校联合体）如图所示为某实验小组利用单摆探究两小球一维对心碰撞时机械能变化的设
计方案，在悬点 O 处细绳与拉力传感器连接，通过传感器与计算机可以测量细绳中的拉力大小随时间的
变化情况，细绳末端系有一个小球 A，质量为 m1.水平放置的炽热的电热丝 P 固定在 O 点的正下方，当
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细绳摆至电热丝处时被电热丝瞬间烧断；在悬点 O 正下方 h 处有一水平台面 MN，质量为 m2的小球 B
静止放置于电热丝P 的下方（图中B 球没有画出，B 球的大小与A 球相同）。已知悬线长为L，悬点到水平
台面MN 的距离OO'=h（h>L），小球的质量m1 >m2。
（1）电热丝P 必须放在悬点正下方，而小球B 必须放在悬点正下方略微偏右的位置，保证A、B 两球在水
平方向发生对心碰撞。
（2）将小球 A 向左拉起适当角度后自由释放，接着 A、B 两小球在水平方向发生碰撞，最后 A、B 两小
球分别落到水平台面上的C、D（D 点图中没有标出）两点，O'C=S1，O'D =S2，在A 球下摆的过程中，计算
机显示细绳中的拉力由F1增大为F2.则碰撞前A 小球的动能EkA=___________，碰撞后A 小球的动能
=___________，碰撞后B 小球的动能
=___________。
（3）在其他条件不变的情况下，移走小球B，改变释放小球A 时细绳与竖直方向的夹角
，小球A 落点与
O'点的水平距离S1将随之改变，则S1和传感器的拉力F2之间的函数关系式为___________（注意：以上每
空中的表达式必须用题目中的字母表示）。
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