高中物理 16.1实验 探究碰撞中的不变量课时提升训练（含解析）新人教版选修35.doc

16.1实验 探究碰撞中的不变量1.(多选)有两个小球a、b在水平桌面上发生碰撞,在满足下列条件时能够发生一维碰撞的是 ()a.小球a静止,另一个小球b经过a球时刚好能擦到a球的边缘b.小球a静止,另一个小球b沿着a、b两球球心连线去碰a球c.相碰时,相互作用力的方向沿着球心连线d.相碰时,相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向都在同一条直线上【解析】选b、d。根据牛顿运动定律,如果力的方向与速度方向在同一条直线上,这个力只改变速度的大小,不能改变速度的方向;如果力的方向与速度的方向不在同一直线上,则速度的方向一定发生变化,所以b、d项正确;a项不能发生一维碰撞;在任何情况下相碰两球的作用力方向都沿着球心连线,因此满足c项条件不一定能发生一维碰撞。2.(多选)在“利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量”实验中,下列说法正确的是()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地计算小球碰前速度c.两小球必须都是刚性球,且质量相同d.两小球碰后可以粘合在一起共同运动【解析】选a、b、d。两绳等长能保证两球正碰,以减小实验误差,a正确;由于计算碰撞前速度时用到了v=2gh,b正确;本实验中对小球的弹性性能无要求,c错误;两球正碰后,有各种运动情况,d正确。3.(多选)某同学用如图所示装置来探究碰撞中的不变量,让质量为m1的小球从斜槽某处由静止开始滚下,与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生碰撞。实验中必须要求的条件是()a.斜槽必须是光滑的b.斜槽末端的切线必须水平c.m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度d.m1每次必须从同一高度处滚下【解析】选b、c、d。实验中为保证小球做平抛运动,斜槽末端必须水平,要使两球碰后均平抛,两球球心必须在同一高度,要保证小球m1碰前速度不变,m1每次必须从同一高度滚下,斜槽没必要保证光滑,故b、c、d正确。4.在探究碰撞中的不变量时,采用如图所示的实验装置,仪器按要求安装好后开始实验,第一次不放被碰小球,第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分,在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为o、a、b、c,则下列说法中正确的是()a.第一、二次入射小球的落点依次是a、bb.第一、二次入射小球的落点依次是c、bc.第二次入射小球和被碰小球将同时落地d.第二次入射小球和被碰小球不会同时落地【解析】选d。最远的c点一定是被碰小球的落点,碰后入射小球的速度将减小,因此a、b均错误;由于被碰小球是放在斜槽末端的,因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出,两小球不可能同时落地,c错,d对。5.如图所示,a、b两摆摆长分别为l1和l2,摆球质量分别为m1和m2,且m1m2。静止时,两球在悬点正下方刚好接触且球心同高,现将a摆在纸平面内向左拉离平衡位置,使摆线水平,然后释放。当a摆摆到最低点时两球碰撞,碰后a球被反弹,反弹后最大偏角为,b球向右摆动,最大偏角为,则碰撞过程中一定守恒的是_(选填“动能”或“动量”),守恒的关系式为_。【解题指南】可按如下思路解答本题:(1)由“单摆探究碰撞中的守恒量”可知“动量守恒”。(2)根据机械能守恒可求出碰撞前后的速度。【解析】两球在最低点碰撞时,动量守恒,设碰前瞬间a球速度为v1。由机械能守恒定律得,对a球12m1v12=m1gl1设a、b球碰后瞬间的速度分别为v1和v2,由机械能守恒定律得对a球:12m1v12=m1gl1(1-cos)对b球:12m2v22=m2gl2(1-cos)由动量守恒得m1v1=-m1v1+m2v2由式得:m1l1(1+1-cos)=m2l2(1-cos)。答案:动量m1l1(1+1-cos)=m2l2(1-cos)6.用光滑长木板、小车、打点计时器等器材做碰撞试验,已知小车的质量为m,当小车以水平速度v匀速运动时,把一个质量也等于m的砝码轻轻放在小车上,最后,砝码和小车达到共同速度,如果质量与速度的乘积是不变量,那么,小车和砝码的共同速度应是多大?【解析】碰撞之前的质量与速度的乘积为mv,碰撞之后的质量与速度的乘积为(m+m)v,质量与速度的乘积是不变量,所以mv=(m+m)v,v=12v答案:v27.如图所示是在用气垫导轨探究碰撞中不变量的实验过程中连续拍下的三幅闪光照片,闪光频率是10hz,a、b两滑块的质量分别是ma=0.2kg,mb=0.1kg,标尺的最小刻度是毫米,请根据闪光照片探究碰撞前后的不变量。【解析】碰撞之前,a滑块的速度va=310-20.1m/s=0.3 m/s从闪光照片分析,碰撞之前,b滑块静止,vb=0碰撞之前mava+mbvb=0.20.3kgm/s=0.06kgm/s从闪光照片分析,第二次闪光瞬间正是发生碰撞的时刻,碰撞之后a、b滑块的速度va=1.510-20.1m/s=0.15 m/svb=310-20.1m/s=0.3 m/s所以碰撞之