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第33讲 验证动量守恒定律
（模拟精练+真题演练）
1．（2023·湖南衡阳·衡阳县第三中学校考模拟预测）如图，某同学用平抛运动演示仪验证碰撞中的动量守
恒，实验的主要步骤如下：
（1）将斜槽末端处的切线调成_______。
（2）将O 点处的小球b 移开，将小球a 从P 点由静止释放，记录下小球a 在水平面上的落点位置。
（3）在O 点处放上小球b，再将小球a 从P 点由静止释放，记录下两球落在水平面上的位置，在本次操作
中，小球a 的质量应_______（填“大于”“等于”或“小于”）小球b 的质量。
（4）测出各落点位置与水平面上A 点（OA 与水平面垂直）间的距离分别为AB＝L1、AC＝L2、AD＝L3。
（5）用天平测出小球a、b 的质量分别为m1、m2，若满足m1L2＝_______，则两小球碰撞时遵循动量守恒；
若满足
_______（用m1、m2表示），则两小球碰撞为弹性碰撞。
2．（2023·云南·校联考一模）小赵同学用图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。该同学使用频闪相机对碰
撞前后小球运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内的带方格的纸板，纸板平面与小球轨迹所在的
平面平行，每个小方格的边长为
，取
，实验核心步骤如下：
（1）让小球
从挡板处静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图（b）中的A 所示。
（2）把小球
静置于轨道末端，让小球
从挡板处静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽
末端水平抛出后频闪照片分别如图（b）中的B、C 所示。
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（3）由图结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期
__________s（结果保留2 位有效数字）。
（4）由图结合已知数据可计算出碰懂前小球
的速度
__________
：碰撞后小球
的速度
__________
（结果保留2 位有效数字）。
（5）若碰撞中动量守恒、则
________。
3．（2023·河南许昌·禹州市高级中学校考模拟预测）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、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出两个小球的质量（分别为m1和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，使槽的末端处的切线水平，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，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 点是该同学记下的小球在斜面上
的几个落点位置，到B 点的距离分别为LD、LE、LF。
（1）小球m1和m2需要m1___________m2；（填“大于”、“小于”或者“等于），发生碰撞后，m1的落
点是图中的___________点。
（2）实验中小球均落在斜面上，用测得的物理量来表示，只要满足以下关系式中的哪一项___________，
则说明碰撞中动量守恒；只要再满足关系式___________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。（将正确答
案前面的选项填入适当的位置）
A．
B．
C．
D．
4．（2023·河北沧州·统考一模）某高中物理兴趣小组设计了如图所示的装置来验证动量守恒定律。一长木
板固定在水平桌面上，木板左端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，长木板右端伸出桌面，
右端点为
。半径为
的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板右端点
。缓慢推动质量为
的小球
a，将弹簧从原长位置压缩至
点，释放后小球从木板右端点
水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为
、半径与小球a 相同的小球b 静止放在
点，小球a 压缩弹簧后仍从
点释放，与小球b 相碰后，两球
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分别落至右侧圆弧上。多次重复实验，得到两球落在圆弧上的三个平均位置分别为
、
、
。测得长木
板右端点
与
、
、
三点的连线与竖直方向的夹角分别为
、
、
。已知小球半径远小于圆弧半
径。
（1）关于该实验，下列说法正确的有___________。
A．小球a 的质量必须大于小球b 的质量B．长木板必须做到尽可能的光滑
C．长木板必须水平放置D．需测出圆弧半径
的具体数值
（2）若小球a 第一次在圆弧上的落点为
，则小球b 在圆弧上的落点为上图中的_________点；验证两球
碰撞过程中动量守恒的表达式为___________（从题给
、
、
、
、
、
、
中选择需要的物理
量表示）。
5．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）某实验小组利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，实验主要步
骤如下：
ⅰ．调节气垫导轨水平，并将气垫导轨固定，用电子秤测得两滑块的质量分别为
和
；
ⅱ．将滑块A、B 放在导轨上，调节B 的位置，使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，测得
；
ⅲ．使A 以一定的初速度沿气垫导轨向左运动，先后与左边挡板、B 碰撞，用手机的“声学秒表”软件记
录A 从与左边挡板碰撞时刻开始到与B 碰撞所用的时间
，分别记录从A 和B 碰撞时刻开始到各
自撞到挡板所用的时间
和
。
请回答下列问题：
（1）实验中，A、B 碰撞后的运动方向相反，则应选取质量为______kg 的滑块作为B；
（2）A、B 从开始接触到分离，A 的动量减少量是______
，B 的动量增加量是______
；（结
果均保留3 位有效数字）
（3）A、B 的这次碰撞是非弹性碰撞的依据是______。
A．
B．
C．
D．
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6．（2023·西藏拉萨·统考一模）某实验小组的同学设计了如图1 所示的装置做“验证动量守恒定律”的实
验，实验步骤如下：
（1）在长木板的左端固定一位移传感器（与计算机连接），并利用垫木将长木板的左端垫高，将质量为
M 的滑块甲放置在木板上，反复调整垫木的位置，直到轻推滑块甲后，滑块甲沿木板向下做匀速直线运动
为止；
（2）调整好垫木位置后，将滑块甲紧靠位移传感器放置，然后轻推滑块甲，滑块甲向下运动，与静止在P
点的质量为m 的滑块乙（与甲的材质相同，其一侧粘有质量不计的橡皮泥）相碰并粘在一起，再一起下滑
到底端；
（3）在上述过程中，通过位移传感器在计算机上获得了如图2 所示的s-t 图像，由图可知，碰前滑块甲的
速度大小为___________；碰后滑块乙的速度大小为___________；（两空均用图中所给物理量的字母表
示）
（4）若两滑块碰撞前后动量守恒，则需满足的表达式为___________（用题干和图中所给物理量的字母表
示）。
7．（2023·江西吉安·统考一模）为了验证动量守恒定律，小明同学利用实验室的器材设计制造了一套实验
装置，如图所示。在水平轨道SP 左侧安装有一弹簧盒，可将滑块沿轨道弹射出。实验中使用同种材料、
大小相等且一个为空心，另一个为实心的两滑块A 和B。实验操作步骤如下：
①用天平测得两滑块A、B 质量分别为
、
；
②先不放滑块B，用滑块A 沿轨道向左按压弹簧盒中弹簧至适当位置后松手，滑块A 由静上弹出，A 最终
停止轨道上的
点，测量并记录滑块A 在水平轨道上滑行的
段距离为
；
③再把滑块B 静置于O 点，让滑块A 仍从弹簧盒弹出，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
，
；
④整理并处理实验数据，验证A、B 碰撞过程中是否满足动量守恒定律。
（1）关于本实验，下列说法正确的是__________。
A．SO 段轨道越光滑，其误差影响越小
B．滑块A 空心，滑块B 实心
C．滑块A 每次必须从弹簧盒的同一位置由静止释放
D．两滑块与水平轨道OP 段的动摩擦因数
必须相等
（2）若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为__________，若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，
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还需要判断关系式__________是否成立。（选填下列选项的序号A、B、C 或D）
A．
B．
C．
D．
8．（2023·内蒙古通辽·校考模拟预测）2022 年6 月5 日10 时44 分，神舟十四号飞船搭载航天员陈冬、刘
洋和蔡旭哲，成功发射，并与空间站核心舱顺利对接。神舟十四号飞行乘组将首次利用位于问天实验舱的
气闸舱实施两到三次出舱活动，并将继续开展天宫课堂。假设刘洋想用如图所示装置验证碰撞中的动量守
恒，粗糙导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块A、B 被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧A 滑块
通过左侧的光电计时器，记录时间为0.040s，右侧B 滑块通过右侧的光电计时器，记录时间为0.060s，
A、B 质量未知。
质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。由牛顿第二定律
可知，如
果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力
学测量质量的方法。
（1）如图，假如航天员在A、B 两滑块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B 滑块一个
恒力F，此时压力传感器示数为
。将A、B 对换位置，给A 施加相同的恒力F，压力传感器示数为
。
据此可知A、B 两滑块的质量之比
______。（用
、
表示）
（2）在计算机设定的恒力F 作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x 和时间
t，从而计算出加速度a=______（用x、t 表示）。
（3）若测出左侧A 滑块质量为100g，A 滑块
的大小为______kg·m/s，右侧B 滑块质量为150g，两滑
块质量与速度的乘积的矢量和
______kg·m/s。
（4）对于在天宫二号完成这个实验，下列说法正确的是______。
A．可以用天平测出A、B 物块的质量
B．因导轨粗糙，验证碰撞中的动量守恒，先要平衡摩擦力
C．这个实验可以估算出弹簧的弹性势能
D．两滑块的质量与速度乘积的矢量和
式中的
、
都是速度的大小
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9．（2022·天津·高考真题）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图所示。A、
B 为两个直径相同的小球。实验时，不放B，让A 从固定的斜槽上E 点自由滚下，在水平面上得到一个落
点位置；将B 放置在斜槽末端，让A 再次从斜槽上E 点自由滚下，与B 发生正碰，在水平面上又得到两个
落点位置。三个落点位置标记为M、N、P。
（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10 分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的
结果如下图所示，其读数为__________
。
（2）下列关于实验的要求哪个是正确的__________。
A．斜槽的末端必须是水平的 B．斜槽的轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度 D．A、B 的质量必须相同
（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B 碰后在水平面上的落点位置分别为
__________、__________。（填落点位置的标记字母）
10．（2022·浙江·统考高考真题）“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：
A 的质
量/kg
B 的质
量/kg
碰撞前A 的速度大小/（
）
碰撞后A 的速度大小/（
）
碰撞后B 的速度大小/（
）
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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）
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