沪科版选修35 探究动量守恒定律 第1课时 作业.docx

1若采用图中甲、乙两种实验装置来验证动量守恒定律(图中小球半径相同，质量均为已知，且mamb，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，必须测量ob、om、op和on的距离b采用图乙所示的装置，必须测量ob、bn、bp和bm的距离c采用图甲所示装置，若maonmaopmbom，则表明此碰撞动量守恒d采用图乙所示装置，若，则表明此碰撞机械能守恒答案d解析a项，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项错误；b项，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项错误；c项，采用图甲所示装置，一个球时水平距离为op，两球相碰时，a球距离为om，b球为on，则根据动量守恒定律有：mavmav1mbv2，因下落时间相同，则两端同时乘以t后有maopmaommbon，则表明此碰撞动量守恒，故c项错误；d项，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：mavmav1mbv2，而速度v，根据hgt2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，机械能守恒定律可知：mav2mav12mbv22，代入速度表达式可知：，联立动量表达式和机械能表达式可知，故可以根据该式表明此碰撞机械能守恒，故d项正确2在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1170 g，右侧滑块质量m2110 g，挡光片宽度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动挡光片通过光电门的时间分别为t10.32 s，t20.21 s取向左为正方向则两滑块的速度分别为v1_ m/s，v2_ m/s.烧断细线前m1v1m2v2_ kgm/s，烧断细线后m1v1m2v2_ kgm/s.可得到的结论是_ _答案0.0940.14302.5104 kgm/s在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量解析取向左方向为正，两滑块速度v1 m/s0.094 m/s，v2 m/s0.143 m/s.烧断细线前m1v1m2v20烧断细线后m1v1m2v2(0.1700.0940.1100.143) kgm/s2.5104 kgm/s，在实验允许的误差范围内，m1v1m2v2m1v1m2v2.3小明同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验如图甲所示，长木板下垫着小木块以平衡两车的摩擦力；让小车p做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车q相碰并粘合成一体，继续做匀速运动；在小车p后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50 hz.(1)某次实验测得纸带上各计数点的间距如图乙所示，a为运动的起点，则应选_段来计算小车p碰撞前的速度，应选_段来计算小车p和q碰后的共同速度(选填“ab”“bc”“cd”或“de”)(2)测得小车p的质量m10.4 kg，小车q的质量m20.2 kg，则碰前两小车的总动量大小为_ kgm/s，碰后两小车的总动量大小为_ kgm/s.(计算结果保留三位有效数字)(3)由本次实验获得的初步结论是_答案(1)bcde(2)0.4200.417(3)在误差允许范围内，系统动量守恒解析(1)推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故bc段为匀速运动的阶段，故选bc计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而a和b碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选de段来计算碰后共同的速度(2)由图乙可知，bc段的距离为bc10.50 cm0.105 0 m；de段的距离de6.95 cm0.069 5 m；则碰前小车的速度为：va m/s1.05 m/s，碰前的总动量为：pmava0.41.05 kgm/s0.420 kgm/s；碰后小车的共同速度为：v m/s0.695 m/s，碰后的动量为：p(mamb)v(0.40.2)0.695 kgm/s0.417 kgm/s；(3)根据碰撞前后的动量关系可知在误差允许的范围内系统动量守恒4.如图所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧，现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小取g，按下述步骤进行实验：用天平测出小球p和q的质量分别为m1、m2；用刻度尺测出管口离地面的高度h；解除锁定记录两球在水平地面上的落点n、m；根据该同学的实验，回答下列问题：(1)除上述测量外，要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，还需要测量的物理量是_a弹簧的压缩量xbp、q两球落地点m、n到对应管口的水平距离x1、x2c金属管的长度ld两球从弹出到落地的时间t1、t2(2)根据测量物理量可得弹性势能的表达式_(3)如果满足关系式_，则说明弹射过程中轻弹簧和两金属球组成的系统动量守恒(用测得的物理量符号表示)答案(1)b(2)(3)m1x1m2x2解析(1)由题意可知，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，则由epm1v12m2v22即可求得弹性势能；故应测量小球的质量m1、m2以及通过初速度v1、v2，为了测量小球的速度，需要知道做平抛运动的水平位移，压缩量、金属管的长度以及时间和小球的直径均不需要测量；故b项正确，a、c、d三项错误(2)由(1)可知：epm1v12m2v22由hgt2可得平抛运动的时间为：t，根据水平方向上的匀速直线运动规律可知：v1，v2即为：epm1v12m2v22(3)根据动量守恒定律可知，两球碰前动量为零，碰后方向相反，设向左为正，则有：0m1v1m2v2再根据水平方向xvt可得：m1x1m2x25.某同学用如图所示的装置通过半径相同的a、b两球(mamb)的碰撞来验证动量守恒定律，图中pq是斜槽，qr为水平槽实验时先使a球从斜槽上某一固定位置g由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作10次，得到10个落点痕迹再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让a球仍从位置g由静止开始滚下，和b球碰撞后，a、b球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这种操作10次图1中o点是水平槽末端r在记录纸上的竖直投影点b球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于g、r、o所在的平面，米尺的零点与o点对齐(1)碰撞后b球的水平射程应取为_cm；(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？_(填选项号)a水平槽上未放b球时，测量a球落点位置到o点的距离ba球与b球碰撞后，测量a球落点位置到o点的距离c测量a球或b球的直径d测量a球和b球的质量(或两球质量之比)e测量水平槽面相对于o点的高度(3)实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是()a释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小b释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确c释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小d释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小答案(1)65.7(2)abd(3)c解析(1)如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7 cm.(2)小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系实验中要测量的数据有：两小球的质量m1、m2，三个落点到o点的距离x1、x2、x.所以应选a、b、d.(3)入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影响越小，可以较好地满足动量守恒的条件，有利于减小误差，故c项正确6为了验证动量守恒定律，某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块a和b，按下述步骤进行实验：步骤1：在a、b的相撞面分别装上橡皮泥，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；步骤2：安装好实验装置如图，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽倾斜槽和水平槽由一小段圆弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；步骤3：让滑块b静置于水平槽的某处，滑块a从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到a、b停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图所示(1)由图分析可知，滑块a与滑块b碰撞发生的位置_在p5、p6之间在p6处在p6、p7之间(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是_a、b两个滑块的质量m1和m2滑块a释放时距桌面的高度频闪照相的周期照片尺寸和实际尺寸的比例照片上测得的s45、s56和s67、s78照片上测得的s34、s45、s56和s67、s78、s89滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式_答案(1)(2)m1(s452s56s34)(m1m2)(2s67s78s89)解析(1)由图可知s123.00 cm，s232.80 cm，s342.60 cm，s452.40 cm，s562.20 cm，s671.60 cm，s781.40 cm，s891.20 cm.根据匀变速直线运动的特点可知a、b相撞的位置在p6处(2)为了探究a、b相撞前后动量是否守恒，就要得到碰撞前后的动量，所以要测量a、b两个滑块的质量m1、m2和碰撞前后的速度设照相机拍摄时间间隔为t，则p4处的速度为v4，p5处的速度为v5，因为v5，所以a、b碰撞前a在p6处的速度为v6；同理可得碰撞后ab在p6处的速度为v6.若动量守恒则有m1v6(m1m2)v6，整理，得m1(s452s56s34)(m1m2)(2s67s78s89)因此需要测量或读取的物理量是.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、弹片即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：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；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(1)为完成该实验，除长木板，硬币发射器，一元或五角硬币，刻度尺外，还需要的器材有_；(2)实验中还需要测量的物理量有_，验证动量守恒定律的表达式为_(用测量物理量对应的字母表示)答案(1)天平(2)一枚一元硬币质量m1一枚五角硬币质量m2m1m1m2解析(1)在验证动量守恒定律时需要测量速度和质量，由题意可知，初速度可以利用位移求解，而质量需要用到天平进行测量；(2)为了得出动量守恒定律的表达式应测量质量，故应分别测出一枚一元硬币质量m1；一枚五角硬币质量m2；硬币在桌面上均做加速度相同的匀减速运动，根据速度和位移关系可知：v22ax；ag则有：v由动量守恒定律可知：m1v1m1v1m2v2联立则有：只需验证m1m1m2即可明确动量是否守恒8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：用天平测出两个小球的质量(分别为m1和m2，且m1m2)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，使槽的末端的切线水平将一斜面bc连接在斜槽末端先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端a处静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置将小球m2放在斜槽前端边缘处，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和小球m2在斜面上的落点位置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.根据该同学的实验，回答下列问题：(1)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的_点，m2的落点是图中的_点(2)该同学认为如果用测得的物理量来表示，只要满足关系式：m1(le)1/2m1(ld)1/2m2(lf)1/2就说明两个小球在碰撞中动量是守恒的，你认为这种想法对吗？_(填“对”或“错”)(3)用测得的物理量来表示，只要满足关系式_，就说明两小球的碰撞是弹性碰撞答案(1)df(2)对(3)m1lem1ldm2lf解析(1)小球m1和小球m2相撞后比没有碰撞时m1的速度变小，碰撞后m1的水平位移变小，碰撞后m1的速度小于m2的速度，由图示可知，在没有放m2时，让小球m1从斜槽顶端a处由静止开始滚下，m1的落点是图中