【赢在课堂】2014年高中物理 16.1 实验探究碰撞中的不变量 选修3-5课时训练 新人教版选修3-5

1 课时训练课时训练 1 1 实验实验 探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量 一 综合题 1 如图所示 球 m1从斜槽某一高度由静止滚下 落到水平面上的 P 点 今在槽口末端放一与 m1半径 相同的球 m2 仍让球 m1从斜槽滚下 并与球 m2正碰后使两球落地 球 m1和 m2的落地点分别是 M N 已知槽口末端在白纸上的投影位置为 O 点 则实验必须满足的条件是 A 轨道末端的切线必须是水平的 B 斜槽轨道必须光滑 C 入射球 m1每次必须从同一高度由静止滚下 D m1 m2 答案 AC 解析 轨道末端水平可以保证小球做平抛运动 入射球 m1每次从同一高度由静止滚下可以保证每次 碰前入射球速度相同 故A C项正确 B中斜槽是否光滑对实验几乎无影响 但质量 m1应大于m2 否 则入射球会反弹 从而引起较大的误差 2 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偏大 A 导轨安放不水平 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 答案 AB 解析 导轨不水平 小车速度将会受重力影响 挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶 段小车通 过的位移 导致速度计算出现误差 3 在气垫导轨上的两个滑块 P Q 质量分别为 m1 m2 已知它们碰撞后的速度分别为 v1 v2 碰撞 前 P 的速度为 v1 则碰撞前 Q 的速度为 A 0 B v1 v2 v1 C D 答案 D 解析 根据实验探究的结果 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 可知 式中只有 v2不知 利用该式解得 v2 所以选 项D正确 4 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 m1 170 g 右侧滑块质量 m2 110 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 左 右挡光片通过光电门的时间分别为 t1 0 32 s t2 0 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 m1v1 m2v2 kg m s 烧断细线后 m1v1 m2v2 kg m s 可得到的结 论是 答案 0 094 0 143 0 2 5 10 4kg m 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 取向左方向为正方向 两滑块速度 v1 m s 0 094 m s v2 m s 0 143 m s 烧断细线前 m1v1 m2v2 0 烧断细线后 m1v1 m2v2 0 170 0 094 0 110 0 143 kg m s 2 5 10 3 kg m s 在实验 允许的误差范围内 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 2 5 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 甲 用弓形弹片 乙 安装撞针和橡皮泥 1 若采用弓形弹片弹开静止的两滑块的方案如图甲所示 弹开后的 mv2的总量 选填 大 于 小于 或 等于 弹开前 mv2的总量 这是因为 2 若采用乙图的方案 碰撞前 mv2的总量 选填 大于 小于 或 等于 碰后 mv2的 总量 说明该碰撞中 存在 损失 答案 1 大于 弓形弹片将弹性势能转化为两滑块的动能 2 大于 机械能 或动能 6 某同学用如图所示装置通过半径相同的 A B 两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量 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 1 安装器材时要注意 固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿 方向 2 某次实验中 得出小球落点情况如图所示 单位是cm P M N 分别是入射小球在碰前 碰后 和被碰小球在碰后落点的平均位置 把落点圈在内的最小圆的圆心 则入射小球和被碰小球质量 之比为 m1 m2 答案 1 水平 2 4 1 解析 1 为保证小球滚落后做平抛运动 斜槽末端的切线要沿水平方向 2 由碰撞过程中 mv 的乘积总量守恒可知 m1 m1 m2 t 为运动时间 代入数据可解得 m1 m2 4 1 7 某同学把两块质量不同的铁块用细线连接 中间夹一被压缩了的弹簧 如图所示 将这一系统置 于光滑水平桌面上 烧断细线 观察物体的运动情况 进行必要的测量 来探究物体间相互作用时的 不变量 1 该同学还必须准备的器材是 2 需要直接测量的数据是 3 用所得数据验证物体间相互作用时的不变量的关系式是 答案 1 刻度尺 天平 3 2 两铁块的质量 m1 m2和两铁块落地点到桌边的水平距离 x1 x2 3 m1x1 m2x2 解析 本题为设计性实验 在细线烧断瞬间 在弹簧弹力的作用下两铁块 m1 m2分别被弹出桌面做平 抛运动 抛出时速度不易直接测量 但可以测量两铁块落点距抛出点的水平距离 故实验器材应有刻