2012高中物理 第16章 1 实验：探究碰撞中的不变量课后巩固练习 新人教版选修3-5

用心 爱心 专心1 第十六章第十六章 动量守恒定律动量守恒定律 1 1 实验 探究碰撞中的不变量实验 探究碰撞中的不变量 一 单项选择题 1 在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中 哪些因素可导致实验误差 B A 导轨水平安放 B 小车上挡光板倾斜 C 两小车质量不相等 D 两小车碰后连在一起 2 下列关于打点计时器或光电门的测速说法不正确的是 A A 打点计时器使用的电源是直流电源 B 打点计时器两计时点之间的时间间隔等于电源的周期 C 光电门的挡光板越窄越好 D 使用打点计时器时 要先接通电源 再松开纸带 解析 打点计时器使用的电源是交流电源 3 在气垫导轨上进行探究实验时 首先应该做的是 D A 给气垫导轨通气 B 给光电计时器进行扫零处理 C 把滑块放到导轨上 D 检查挡光片通过光电门时是否能挡光计时 4 在探究碰撞中的不变量时 采用如图 16 1 7 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 D 图 16 1 7 A 第一 二次入射小球的落点依次是A B B 第一 二次入射小球的落点依次是C B C 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 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 二 双项选择题 5 用如图 16 1 8 所示的装置探究碰撞中的不变量时 必须注意的事项是 BC 用心 爱心 专心2 图 16 1 8 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球必须从同一高度下落 D 多次测量减小误差时 A球必须从不同高度下落 解析 要保证一维对心碰撞 必须在碰撞时球心在同一高度 多次测量求平均值 必 须保证过程的重复性 A球必须从同一高度下落 6 用气垫导轨探究碰撞中的不变量时 不需要测量的物理量是 CD A 滑块的质量 B 挡光的时间 C 光电门与滑块间的距离 D 光电门的高度 7 若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验 下列操作中正确的是 AC A 相互作用的两车上 一个装撞针 一个装橡皮泥 是为了碰撞后黏在一起 B 相互作用的两车上 一个装撞针 一个装橡皮泥 是为了改变两车的质量 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 8 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中不变量的实验 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 16 1 9 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 AB 图 16 1 9 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 9 某同学利用如图 16 1 10 所示的装置探究碰撞过程中的不变量 下列说法正确的 是 BD 图 16 1 10 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 两小球必须都是钢性球 且质量相同 D 两小球碰后可以黏合在一起共同运动 解析 两绳等长 能保证两球正碰以减小实验误差 所以 A 错误 计算碰撞前速度时 用到了mgh mv2 2 0 即初速度为 0 B 正确 本实验中对小球的性能无要求 C 错误 用心 爱心 专心3 两球正碰后 运动情况有多种可能 所以 D 正确 三 非选择题 10 在 探究碰撞中的不变量 的实验中 也可以探究mv2这个量 对应于动能 的变 化情况 若采用如图 16 1 11 所示弓形弹片弹开滑块的方案 弹开后的mv2的总量大于 填 大于 小于 或 等于 弹开前mv2的总量 这是因为弹片的弹性势能转变为滑块的 动能 滑块的动能增加 图 16 1 11 解析 弹开前 两滑块静止 动能为零 弹开后 弹片的弹性势能转变为滑块动能 故弹开后mv2大 11 在 探究碰撞中的不变量 的实验中 入射小球m1 15 g 原来静止的被碰小球 m2 10 g 由实验测得它们的碰撞前后的x t图象如图 16 1 12 所示 由图可知 入射 小球碰撞前的m1v1是 0 015 kg m s 入射小球碰撞后m1v1 是 0 007 5 kg m s 被碰小 球碰撞后的m2v2 是 0 007 5 kg m s 由此得出结论碰撞前后mv的矢量和守恒 图 16 1 12 解析 由题图可知碰撞前m1的速度大小v1 m s 1 m s 故碰撞前的 0 2 0 2 m1v1 0 015 kg 1 m s 0 015 kg m s 碰撞后m1速度大小v1 m s 0 5 0 3 0 2 0 4 0 2 m s m2的速度大小v2 m s 0 75 m s 故m1v1 0 015 kg 0 5 0 35 0 2 0 4 0 2 m s 0 007 5 kg m s m2v2 0 01 0 75 kg m s 0 007 5 kg m s 由此可知 m1v1 m1v1 m2v2 12 某同学用如图 16 1 13 所示的装置通过半径相同的A B两球的碰撞探究不变量 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 图中O点是水平 槽末端R在记录纸上的垂直投影点 B球落点痕迹如图 16 1 14 所示 其中米尺水平放 置 且平行于G R O所在平面 米尺的零点与O点对齐 图 16 1 13 图 16 1 14 用心 爱心 专心4 1 碰撞后B球的水平射程应取为 64 7cm 2 在以下选项中 哪些是本次实验必须进行的测量 ABD 填字母 A 水平槽上未放B球时 测量A球落点位置到O点的距离 B A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 或两球的质量之比 E 测量G点相对于水平槽面的高度 解析 1 应把记录纸上B球的落点痕迹用尽量小的圆包括起来 然后取其圆心位置 即可视为这些落点的平均位置 故取 64 7 允许取值范围为 64 2 65 2 2 题意中已给 出A B两球的半径相同 而实验装置中 A B两球抛出点相同 均为槽口处 所以 C 可 省略 实验结论中 因小球的平抛初速都用水平射程代替 不必求出初速的具体数据 所 以 E 省略 13 双选 如图 16 1 15 所示 A B是两个小物块 C是轻弹簧 用一根细线连接 A B使弹簧C处于压缩状态 然后放置在光滑的水平桌面上 要探究A B只在弹簧作用 下的不变量 可以不需要测量的物理量是 AD 图 16 1 15 A 桌面的宽度 B 两物块的质量 C 两物块离开桌面后的水平距离 D 两物块飞行的时间 14 用如图 16 1 16 所示的实验装置来探究碰撞中的不变量 图 16 1 16 1 安装和调整实验装置的要求是 斜槽末端切线水平 入射小球和被碰小球在碰 撞瞬间球心在同一高度 2 如果已经知道不变量是两小球质量与速度的积的矢量和 某次实验得出小球的落点 情况如图 16 1 17 所示 则碰撞小球的质量m1和被碰小球的质量m2之比为 4 1 图 16 1 17 解析 2 由于做平抛运动的高度相同 所以它们碰撞前后的速度可用水平位移代替 根据不变量是两小球质量与速度的积的矢量和 m1 OP m1 OM m2 ON 代入数据得 m1 m2 4 1 用心 爱心 专心5 15 用半径相同的两小球A B的碰撞验证碰撞中不变量 实验装置如图 16 1 18 所 示 斜槽与水平槽圆滑连接 实验时先不放B球 使A球从斜槽上某一固定点 C由静止滚 下 落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹 再把B球静置于水平槽前端边缘处 让 A球 仍从 C处由静止滚下 A球和 B球碰撞后分别落在