粤教版选修35 动量 动量守恒定律 第1课时 作业.docx

1(多选)在利用悬线悬挂等大小球进行验证动量守恒定律的实验中，下列说法正确的是()a悬挂两小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abd两细绳等长能保证两小球正碰，以减小实验误差，a正确；由于计算碰撞前速度时用到了mghmv20，即初速度为零，b正确；本实验中对小球的弹性性能无要求，c错误；两小球正碰后，有各种可能的运动情况，d正确。2如图为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒的装置。两带有等宽遮光条的滑块a和b，质量分别为ma、mb，在a、b间用细线水平压住一轻弹簧，将其置于气垫导轨上，调节导轨使其能实现自由静止，这是表明_，烧断细线，滑块a、b被弹簧弹开，光电门c、d记录下两遮光条通过的时间分别为ta和tb，若满足关系式_，则说明该实验过程a、b系统动量守恒。解析：滑块在气垫导轨上能自由静止，说明气垫导轨水平；因为滑块在气垫导轨上所受阻力忽略不计，认为是零，若实验过程a、b系统动量守恒，则有：mavambvb，又由于两遮光条等宽，则或0。答案：气垫导轨水平或03为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，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(未画出)； 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_。解析：(1)由题图可知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。设频闪照相的周期为t，则p4处的速度为v4，p5处的速度为v5，因为v5，可得a、b碰撞前a在p6处的速度为v6；同理可得碰撞后a、b在p6处的速度为v6。若动量守恒则有m1v6(m1m2)v6，整理得表达式为m1(s452s56s34)(m1m2)(2s67s78s89)。因此需要测量或读取的物理量是。答案：(1)(2)m1(s452s56s34)(m1m2)(2s67s78s89)4如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。a小球开始释放的高度hb小球抛出点距地面的高度hc小球做平抛运动的射程(2)图中o点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1多次从斜轨上s位置由静止释放，找到其平均落地点的位置p，测量平抛射程op，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上s位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_。(填选项前的符号)a用天平测量两个小球的质量m1、m2b测量小球m1开始释放的高度hc测量抛出点距地面的高度hd分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置m、ne测量平抛射程om、on(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_用(2)中测量的量表示；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_用(2)中测量的量表示。解析：(1)小球碰前和碰后的速度都利用平抛运动来测定，即v。而由hgt2知，每次竖直高度相等，平抛运动时间相等，即m1m1m2，则可得m1opm1omm2on。故只需测小球做平抛运动的射程，因而选c。(2)由(1)中的表达式知：在op已知时，需测量m1、m2、om和on，故必要步骤为a、d、e。(3)动量守恒表达式即m1opm1omm2on；若为弹性碰撞同时满足动能守恒，则有m12m12m22，即m1op2m1om2m2on2。答案：(1)c(2)ade(3)m1opm1omm2onm1op2m1om2m2on25.现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中，气垫导轨上有a、b两个滑块，滑块a右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块b左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块a的质量m10.310 kg，滑块b的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 hz。将光电门固定在滑块b的右侧，启动打点计时器，给滑块a一向右的初速度，使它与b相碰。碰后光电计时器显示的时间为tb3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。若实验允许的相对误差绝对值最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。解析：按定义，滑块运动的瞬时速度大小v式中s为滑块在很短时间t内走过的路程。设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ta，则ta0.02 sta可视为很短。设滑块a在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1。将式和图给实验数据代入式得v02.00 m/sv10.970 m/s设滑块b在碰撞后的速度大小为v2，由式有v2代入题给实验数据得v22.86 m/s设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p，则pm1v0pm1v1m2v2两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为p100%联立式并代入有关数据，得p1.7%m2。(2)要使小球做平抛运动，则斜槽的末端切线必须水平。(3)为使小球1离开斜槽时的初速度相等，每次释放小球1时应从同一高度由静止释放，故步骤d不完善；两球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，若碰撞过程动量守恒，则有：m1v1m1v1m2v2，两边同乘以t得：m1v1tm1v1tm2v2t，由两小球直径均为d可得：m1m1m2(d)，故步骤f错误。答案：(1)(2)斜槽末端切线水平(3)d不完善，小球1应从斜槽的同一高度由静止释放；f错误，应验证：m1m1m2(d)7如图甲所示，是气垫导轨上的两个滑块的照片，中间是滑块a，质量ma0.20 kg，右边是滑块b，质量mb0.30 kg。图乙是滑块b向左运动中与滑块a碰后合为一体的照片，频闪照片的频率f10 hz。(1)根据照片提供的信息，碰前的动量为_kgm/s，碰后的动量为_kgm/s。(2)实验结论：_。解析：(1)题图频闪照片频率为10 hz，即滑块相邻两位置的时间间隔为0.1 s。从图中读出碰前a的位置不变，则a静止；b在碰前相等时间内的位移为1.6 cm，b碰前的速度应为v0 m/s0.16 m/s，所以碰前的动量为pbmv00.300.16 kgm/s0.048 kgm/s。碰撞后两滑块具有共同速度，相等时间内的位移为1.0 cm，则碰后速度v共 m/s0.10 m/s，碰后的动量p(mamb)v共(0.200.30)0.10 kgm/s0.050 kgm/s。(2)实验结论：在误差允许的范围内，碰撞前后动量相等，在碰撞过程中动量守恒。答案：(1)0.048 0.050(2)在误差允许的范围内，碰撞前后动量相等8现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中，气垫导轨上有a、b两个滑块，滑块a右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块b左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块a的质量m10.310 kg，滑块b的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 hz。将光电门固定在滑块b的右侧，启动打点计时器，给滑块a一向右的初速度，使它与b相碰。碰后光电计时器显示的时间为tb3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。若实验允许的相对误差绝对值100%最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。解析：按定义，滑块运动的瞬时速度大小v式中s为滑块在很短时间t内走过的路程。设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ta，则ta0.02 sta可视为很短。设滑块a在碰撞前、后瞬