2021-2022学年新教材物理人教版选择性必修第一册训练：第1章4实验：验证动量守恒定律含解析

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第一章　4　

A组·基础达标

1．关于“探究碰撞中的不变量”实验，下列说法不正确的是(　　)

A．实验要求碰撞一般为一维碰撞

B．实验中的不变量是系统中物体各自的质量与速度的乘积之和

C．只需找到一种情境的不变量即可，结论对其他情境也同样适用

D．进行有限次实验找到的不变量，具有偶然性，结论还需要实践检验

【答案】C　【解析】这个实验是在一维碰撞情况下设计的，其他非一维碰撞情况未

做探究，选项 A正确；系统中物体各自的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量，选

项B正确；不变量应是在各种情境下都不变的量，具有普遍性，在一种情境下满足的不变

量，对其他情境不一定适用，C错误；进行有限次实验找到的不变量，具有偶然性，结论

还需要在其他情境下进行检验，D正确．

2．在利用悬线悬挂等大小球探究碰撞中的不变量的实验中，下列说法不正确的是 (

)

A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长

B．由静止释放小球，以便较准确计算小球碰前速度

C．两小球必须都是钢性球，且质量相同

D．两小球碰后可以粘在一起共同运动

【答案】C　【解析】两小球无论是弹性球还是非弹性球动量都是守恒的，且两个球

的质量不一样碰撞时动量也守恒，因此不需要两球的质量一定相同，C错误．

3．(多选)某同学设计了一个用打点计时器验证碰撞中的动量守恒的实验：在小车 A的

前端黏有橡皮泥，推动小车 A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车 B相碰并黏

合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示．在小车 A后连着纸带，电磁打点计

时器的电源频率为 50 Hz，长木板下垫着小木片．则(　　)

A．长木板垫着小木片是为了平衡摩擦，保证小车碰撞前后做匀速运动

B．实验过程中应先接通电源，再让小车 A运动

C．计算碰撞前后小车的速度时，在纸带上任选对应过程的一段即可

D．此碰撞中 A、B两小车这一系统的机械能守恒

【答案】AB　【解析】长木板垫着小木片是为了平衡摩擦，保证小车碰撞前后做匀速

运动，所以在计算碰撞前、后 B小车的速度时，应选取纸带上匀速运动过程对应的一段纸

带计算，A正确，C错误；在使用打点计时器时，应先接通电源后释放小车， B正确；碰

撞过程中由于存在能量损失，故机械能不守恒，D错误．

4．(多选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是(　　)

A．A到达最低点时，两球的球心连线可以不水平

B．A到达最低点时，两球的球心连线要水平

C．多次测量减小误差时，A球必须从同一高度释放

D．多次测量减小误差时，A球必须从不同高度释放

【答案】BC　【解析】为了保证实验中实现对心碰撞，从而使小球水平飞出，两球的

球心连线要水平，故 A错误，B正确；多次测量求平均值减小误差时，要让 A球每次碰撞

前的速度均相同，则必须让 A球从同一高度下落，故 C正确，D错误．

5．(2021 届北京房山区二模)采用如图所示的实验装置进行验证动量守恒定律(图中小

球半径相同、质量均已知，且 mA>mB)，下列说法正确的是(　　)

A．实验中要求轨道末端必须保持水平

B．实验中要求轨道必须光滑

C．验证动量守恒定律，需测量 OB、OM、OP 和ON 的距离

D．测量时发现 N点偏离 OMP 这条直线，直接测量 ON 距离不影响实验结果

【答案】A　【解析】要想用水平的距离表示小球平抛出时的速度的大小，则必须要

求小球做平抛运动，故实验中要求轨道末端必须保持水平，A正确；每次实验时只要保证

每次小球从斜轨道上滑下的高度一样就可以了，所以不必要求轨道必须光滑， B错误；验

证动量守恒定律，不需要测量 OB 的长度，因为小球下落相同高度的时间是相等的，在列

式子时，这个时间能被约掉，而 OM、OP 和ON 的距离是需要测量的，C错误；测量时发

现N点偏离 OMP 这条直线，则应该过 N点向 OMP 这条直线作垂线，测量垂足 N′到O点

的距离才可以，直接测量 ON 距离会影响实验结果，D错误．

6．(2021 届北京名校联考)若采用下图中甲、乙两种实验装置来验证动量守恒定律(图

中小球半径相同、质量均已知，且 mA>mB，B、B′两点在同一水平线上)，下列说法正确的

是(　　)

A．采用图甲所示的装置，必需测量 OB、OM、OP 和ON 的距离

B．采用图乙所示的装置，必需测量 OB、B′N、B′P和B′M的距离

C．采用图甲所示的装置，若 mA·ON＝mA·OP＋mB·OM，则表明此碰撞动量守恒

D．采用图乙所示的装置，若＝＋，则表明此碰撞机械能也守恒

【答案】D　【解析】如果采用图甲所示装置，由于小球平抛运动的时间相等，故可

以用水平位移代替速度进行验证，不需要测量 OB 的长度，故 A错误；如果采用图乙所示

装置时，利用水平距离相等，根据下落的高度可确定飞行时间，从而根据高度可以表示出

对应的水平速度，从而确定动量是否守恒，故不需要测量 OB 的距离，故 B错误；采用图

甲所示装置，不碰撞时一个球滑下的水平距离为 OP，两球相碰时，A球距离为 OM，B球

为ON，则由动量守恒定律有 mAv＝mAv1＋mBv2，因下落时间相同，则两端同时乘以 t后有

mA·OP＝mA·OM＋mB·ON，则表明此碰撞动量守恒，故 C错误；小球碰后做平抛运动，速

度越快，下落高度越小，单独一个球下落时，落点为 P，两球相碰后，落点分别为 M和

N，根据动量守恒定律有 mAv＝mAv1＋mBv2，而速度 v＝，根据 h＝gt2可得 t＝，则可解得 v

＝，v1＝，v2＝，代入动量守恒表达式，消去公共项后，有＝＋，由机械能守恒定律可知

mAv2＝mAv＋mBv，联立动量守恒表达式和机械能守恒表达式可知＝＋，故可以根据该式验

证此碰撞机械能守恒，故 D正确．

7．某同学用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及固定在木

板一端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片及弹片释放装置，释放弹片可将硬

币以某一初速度弹出．已知一元硬币和五角硬币与长木板间动摩擦因数相同，主要实验步

骤如下：

①将一元硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去，硬币沿着长木板中心线运动，

在长木板中心线的适当位置取一点 O，测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离．再从

同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复多次，取该距离的平均值记为x1，如图乙所示；

②将五角硬币放在长木板上，使其左侧位于O点，并使其直径与中心线重合，按步骤

①从同一位置释放弹片，重新弹射一元硬币，使两硬币对心正碰，重复多次，分别测出两

硬币碰后停止滑行时距 O点距离的平均值x2和x3，如图丙所示．

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