高中物理 16.1实验 探究碰撞中的不变量课时训练（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)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中,下列哪些因素可导致实验误差()a.导轨安放不水平 b.滑块上挡光板倾斜c.两滑块质量不相等 d.两滑块碰后连在一起【解析】选a、b。导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响,从而产生实验误差;挡板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移;实验中并不要求两滑块的质量相等;两滑块碰后连在一起只意味着碰撞过程能量损失最大,并不影响碰撞中的守恒量。综上所述,答案为a、b。2.(多选)(2015揭阳高二检测)若用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验,下列操作正确的是()a.相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了改变两车的质量b.相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了碰撞后粘在一起c.先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车d.先释放拖动纸带的小车,再接通打点计时器的电源【解析】选b、c。相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动,这种情况能得到能量损失很大的碰撞;应当先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车,否则因运动距离较短,小车释放以后再打开电源不容易得到实验数据。故a、d错,b、c正确。3.(多选)某同学利用如图所示的装置探究碰撞过程中的不变量,下列说法正确的是()a.悬挂两球的细绳长度要适当,可以不等长b.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度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b、d。两绳等长,能保证两球正碰以减小实验误差,a项错误;计算碰撞前速度时用到了mgh=12mv2-0,即初速度为0,b项正确;本实验中对小球的性能无要求,c项错误;两球正碰后,运动情况有多种可能,d项正确。4.(2015宁波高二检测)某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验:在小车甲的前端粘有橡皮泥,推动小车甲使之做匀速直线运动。然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体,而后两车继续做匀速直线运动,他设计的具体装置如图所示。在小车甲后连着纸带,打点计时器打点频率为50hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。(1)若已得到打点纸带如图所示,并测得各计数点间距并标在图上,a为运动起始的第一点,则应选段计算小车甲的碰前速度,应选段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两空选填“ab”“bc”“cd”或“de”)。(2)已测得小车甲的质量m甲=0.40kg,小车乙的质量m乙=0.20kg,由以上测量结果可得:碰前m甲v甲+m乙v乙=kgm/s;碰后m甲v甲+m乙v乙=kgm/s。(3)通过计算得出的结论是什么?【解析】(1)观察打点计时器打出的纸带,点迹均匀的阶段bc应为小车甲与乙碰前的阶段,cd段点迹不均匀,故cd应为碰撞阶段,甲、乙碰撞后一起匀速直线运动,打出间距均匀的点,故应选de段计算碰后共同的速度。(2)v甲=bct=1.05m/s,v=det=0.695m/sm甲v甲+m乙v乙=0.420kgm/s碰后m甲v甲+m乙v乙=(m甲+m乙)v=0.600.695kgm/s=0.417 kgm/s(3)在误差允许范围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。答案:(1)bcde(2)0.4200.417(3)在误差允许范围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。5.(2015上饶高二检测)如图所示为气垫导轨上两个滑块a、b相互作用后运动过程的频闪照片,频闪的频率为10hz。开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻弹簧,滑块用绳子连接,绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动。已知滑块a、b的质量分别为200g、300g,根据照片记录的信息,a、b离开弹簧后,a滑块做运动,其速度大小为m/s,本实验中得到的结论是。【解析】碰撞前:va=0,vb=0,所以有mava+mbvb=0碰撞后:va=0.09m/s,vb=0.06m/s,规定向右为正方向:mava+mbvb=0.2(-0.09)kgm/s+0.30.06kgm/s=0则由以上计算可知:mava+mbvb=mava+mbvb。答案:匀速0.09碰撞前后滑块a、b的质量与速度乘积之和为不变量6.某同学设计了一个用打点计时器研究“探究碰撞中的不变量”的实验:在小车a的前端粘有橡皮泥,在小车a后连着纸带,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相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,他设计的具体装置如图甲所示。(1)长木板右端下面垫放一小木片的原因是_。(2)若已获得的打点纸带如图乙所示,a为运动的起点,各计数点间距分别记为ab、bc、cd和de,用天平测得a、b两车的质量分别为ma、mb,则需验证的表达式为。【解析】(1)长木板右端下面垫放一小木片,目的是平衡摩擦力,使小车拖着纸带在木板上能做