2015_2016高中物理第16章第1节实验：探究碰撞中的不变量练习新人教版选修3_5+2015_2016高中物理第16章第2节动量和动量定理练习新人教版选修3_5

1、2015_2016高中物理第16章第1节实验：探究碰撞中的不变量练习新人教版选修3_5第十六章动量守恒定律第1节实验：探究碰撞中的不变量1一维碰撞(1)一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一条直线运动，这样的碰撞叫作一维碰撞(2)一维碰撞中速度(矢量)方向的表示方法在一维碰撞问题中，先规定物体运动速度的某一方向为正方向，如果某物体速度方向与规定的正方向一致，则该物体速度取正值，如果某物体速度方向与规定的方向相反，则该物体速度取负值2实验案例相关知识(1)气垫导轨上两滑块的碰撞是一维碰撞，它与光电计时器的配合使用可以迅速测量出两个滑块碰前、碰后的速度：若滑块上挡光条的宽度为d，滑

2、块通过某处光电计时器的挡光时间为t，则滑块通过该处的速度v(2)若将一小球用长l的细线悬挂起来，并拉起一个与竖直方向成的夹角，无初速释放后，小球到达最低处的速度v(3)打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位移，通过分析纸带上所打点的变化特征可确定物体的运动状态若所打各点均匀分布，可以判断物体做匀速直线运动，若知道打点计时器的频率和纸带上各相邻点间的距离，便可求出物体运动的速度1(多选)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(AB)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解析：导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误

3、差，故A正确；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，使计算速度出现误差；故B正确；两小车质量不相等，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故C错误；两小车碰后连在一起是完全非弹性碰撞，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故D错误2利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验时，不需要测量的物理量是(D)A滑块的质量 B挡光时间C挡光片的宽度 D滑块移动的距离解析：根据实验原理可知，滑块的质量、挡光时间、挡光片的宽度都是需要测量的物理量，其中滑块的质量用天平测量，挡光时间用光电计时器测量，挡光片的宽度可事先用刻度尺测量；只有滑块移动的距离不需要测量，故选项D正确

4、3在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，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)A第一、二次入射小球的落点依次是A、BB第一、二次入射小球的落点依次是C、BC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4(多选)某同学设计了

5、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)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解析：用小木片将长木板一端垫起的目的是平衡摩擦力5.(多选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是(BC)AA到达最低点时，

6、两球的球心连线可以不水平BA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(多选)在“探究碰撞中的不变量”实验中，对于最终的结论m1v1m2v2m1v1m2v2，下列说法正确的是(AD)A仅限于一维碰撞B任何情况下m1v21m2v22m1v12m2v22也一定成立C式中的v1、v2、v1、v2都是速度的大小D式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和解析：这个实验是在一维情况下设计的实验，其

7、他情况未做探究；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，而速度是矢量，应考虑方向故选项A、D正确7在“探究碰撞中的不变量”的实验中，下面是某实验小组选用水平气垫导轨、光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况实验仪器如图所示实验过程：(1)调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L.(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1、m2.(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上，让滑块2处于静止状态(v20)，用滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统

8、自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门的遮光时间t1和碰后通过光电门的遮光时间t2.(6)先根据v计算滑块1碰撞前的速度v1及碰后两者的共同速度v；再计算两滑块碰撞前后的质量与速度乘积，并比较两滑块碰撞前后的质量与速度乘积之和实验数据：m10.324 kg，m20.181 kg，L1.00×103 m解析：先分清碰前与碰后的状态量，再代入数据计算答案：8.某同学把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的不变量(1)该同学还必须有的器

9、材是_；(2)需要直接测量的数据是_；(3)根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为_.解析：木块离开桌面后做平抛运动，取右边木块的初速度方向为正方向，设两木块质量和平抛初速度分别为：m1、m2，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为s1、s2，平抛运动的时间为t.需要验证的方程：0m1v1m2v2，其中：v1，v2，代入得到m1s1m2s2，故需要测量两木块的质量m1和m2，两木块落地点到桌面边缘的水平距离s1、s2，需要的器材为刻度尺、天平答案：(1)刻度尺天平(2)两木块的质量m1、m2两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2(3)m1s1m2s29“探究碰撞中

10、的不变量”的实验中，入射小球m115 g，原来静止的被碰小球m210 g，由实验测得它们在碰撞前后的xt图象如图所示，由图可知，入射小球碰撞前的m1v1是_，入射小球碰撞后的m1v1是_，被碰小球碰撞后的m2v2是_由此得出结论：_.解析：由图象可知，碰前入射小球的速度：v1 m/s1 m/s，碰后入射球的速度：v1 m/s0.5 m/s，被碰球碰后的速度：v2m/s0.75 m/s，入射球碰前的动量：pm1v10.015 kg·m/s，入射小球碰撞后的m1v10.007 5 kg·m/s，被碰小球碰撞后的m2v20.007 5 kg·m/s，碰后系统的总动量：p

11、m1v1m2v20.015 kg·m/s.通过计算发现：两小球碰撞前后的动量相等，即：碰撞中mv的矢量和是守恒的量答案：0.015 kg·m/s0.007 5 kg·m/s0007 5 kg·m/s碰撞中mv的矢量和是守恒的量10用图示装置研究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度9.0 mm，两滑块被弹簧弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040 s，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060 s，左侧滑块质量100 g，左侧滑块m1v1大小_ g·m/s，右侧滑块质量149 g，两滑块质量与速度乘积的矢量和m1v1

12、m2v2_ g·m/s.解析：左侧滑块的速度为：v10.225 m/s，则左侧滑块m1v1100 g×0.225 m/s22.5 g·m/s；右侧滑块的速度为：v2 m/s0.15 m/s，则右侧滑块m2v2149 g×(0.15 m/s)22.4 g·m/s.可见在误差允许的范围内两滑块m1v1 m2v20.答案：22.5011某同学用图甲所示装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来探究碰撞中的不变量实验时把无摩擦可转动支架Q放下，先使a球从斜槽上某一固定位置P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

13、痕迹再把支架Q竖起，放上b球，让a球仍从位置P由静止开始滚下，到达水平槽末端时和b球碰撞，a、b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点是水平槽末端点在记录纸上的垂直投影点，O为支架上b球球心在记录纸上的垂直投影点(1)碰撞后b球的水平射程应取图中_段(2)在以下选项中，属于本次实验必须进行的测量是_(填选项字母)A支架上未放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，测量两球落点位置到O点(或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M和NE测量P点相对于水平槽面的高度(3)实验中若某同学测量了小球直径，使用螺旋测微器所得的结果如图乙所示，则球的

14、直径D_ cm.(4)结合课堂实验结论，按照本实验方法，探究不变量的表达式应是：_.(用(2)中和图甲中的字母表示)解析：(1)a与b相撞后，B的速度增大，a的速度减小，碰前碰后都做平抛运动，高度相同，落地时间相同，所以B点是没有碰时a球的落地点，C是碰后b的落地点，A是碰后a的落地点，所以碰撞后b球的水平射程应取图中OC段(2)根据实验的原理知，mAv0mAv1mBv2，即mAmAmB，可知需要测量的物理量有：水平槽上未放b球时，a球落点位置到O点的距离；a球与b球碰撞后，a球和b球落点位置到O点的距离；a球和b球的质量；a球或b球的直径故A、B、C、D正确，E错误(3)螺旋测微器的固定刻度

15、读数为10.5 mm，可动刻度读数为：0.01×40 mm0.005 mm0.405 mm，所以最终读数为：10.5 mm0.405 mm10.905 mm1.090 5 cm.(4)两小球从同一高度开始下落，故下落的时间相同，根据动量守恒定律可得：Mv0Mv1mv2，故有Mv0tMv1tmv2t，即M·OBM·OAm·OC.答案：(1)OC(2)ABCD(3)1.090 5 cm(4)M·OBM·OAm·OC12气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动

16、可视为没有摩擦，我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：A松开手的同时，记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时器结束计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2B在A、B间水平放入一个轻弹簧，用手压住A、B使弹簧压缩，放置在气垫导轨上，并让它静止在某个位置C给导轨送气，调整气垫导轨，使导轨处于水平D用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；B的右端至D板的距离L2(1)实验步骤的顺序是：_.(2)实验中还需要的测量仪器是：_；还需要测量的物理量是：_.(3)利用上述测量的实验数据，验证动量守

17、恒定律的表达式是：_.(4)实验中弹簧与A、B滑块是粘连好还是不粘连好？_.理由是_解析：(1)实验操作的顺序是C、B、D、A.(2、3)滑块在气垫导轨上做匀速直线运动，根据A、B运行的距离和时间可以求出分开时的速度，根据动量守恒定律得mAvAmBvB，又vA，vB，则mAmB.知还需要测量A、B的质量mA、mB，所需的器材是天平(4)只与A、B中的某一个粘连好，这样把弹簧的质量考虑进去，会减小系统误差不粘连好，否则A、B可能碰不到C、D，使计时误差大答案：(1)CBDA(2)天平A、B两滑块的质量M1、M2(3)(4)不粘连好可以避免因漏记弹簧的动量而带来较大的实验误差2015_2016高中

18、物理第16章第2节动量和动量定理练习新人教版选修3_5第2节动量和动量定理1动量(1)定义：运动物体的质量和它的速度的乘积叫作物体的动量(2)表达式：pmv(3)单位：千克米每秒，符号kg·m/s.(4)方向：动量是矢量，它的方向与速度的方向相同2动量定理(1)冲量(I)定义：物理学中把力与力作用时间的乘积叫作力的冲量，常用字母I表示，表达式为IF·t冲量的单位是牛·秒(N·s)冲量是矢量，恒力的冲量方向与恒力方向一致，冲量的运算遵守平行四边形定则冲量是过程量，它是力对时间的积累(2)动量定理：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量

19、，其表达式为Ippp，也可写成F·tpppmvmv1下列关于动量的说法中正确的是(D)A质量大的物体动量一定大B质量和速率都相同的物体的动量一定相同C一个物体的速率改变，它的动量不一定改变D一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变解析：根据动量的定义pmv，它由速度和质量共同决定，故A错；又因动量是矢量，它的方向与速度方向相同，而质量和速率都相同的物体，其动量大小一定相同，方向不一定相同，故B错；一个物体速率改变则它的动量大小一定改变，故C错；物体的运动状态变化指速度发生变化，它的动量也就发生了变化，故D对2(多选)关于物体的动量，下列说法中正确的是(BD)A惯性越大的物体，它的动量

20、也越大B动量大的物体，它的速度不一定大C物体的速度大小不变，则其动量也保持不变D运动物体在任一时刻的动量的方向一定是该时刻的速度方向解析：动量的大小由质量和速度的大小共同决定，即pmv，惯性大则质量大，但动量不一定大，选项A错误；动量大的物体，可能是速度大，但也有可能是质量大，选项B正确；动量是矢量，其方向与速度方向相同，只有在速度大小、方向均不变时，其动量才保持不变，故选项C错误、选项D正确3(2014·西安高二期末)下列说法正确的是(B)A动能为零时，物体一定处于平衡状态B物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动C物体所受合外力不变时，其动量一定不变D动能不变，物体的动量一定不变解析：

21、动能为零时，速度为零，而加速度不一定等于零，物体不一定处于平衡状态，选项A错误；物体受恒力，也可能做曲线运动如平抛运动，选项B正确；合外力不变，加速度不变，速度均匀变化，动量一定变化，C项错误；动能不变，若速度的方向变化，动量就变化，选项D错误4关于冲量，下列说法正确的是(A)A冲量是物体动量变化的原因B作用在静止物体上的力的冲量一定为零C动量越大的物体受到的冲量越大D冲量的方向就是物体受力的方向解析：力作用一段时间便有了冲量，而力作用一段时间后，物体的运动状态发生了变化，物体的动量就发生了变化因此说冲量是物体动量变化的原因，A选项正确；只要有力作用在物体上，经历一段时间，这个力便有了冲量IF

22、t，与物体处于什么状态无关，物体运动状态的变化情况是所有作用在物体上的力共同产生的效果，所以B选项不正确；物体所受冲量IFt与物体的动量的大小pmv无关，C选项不正确；冲量是一个过程量，只有在某一过程中力的方向不变时，冲量的方向才与力的方向相同，故D选项不正确5篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球接球时，两手随球迅速收缩至胸前这样做可以(B)A减小球对手的冲量 B减小球对人的冲击力C减小球的动量变化量 D减小球的动能变化量解析：接球过程中，球的初动量和末动量一定，所以球的动量变化量恒定不变，选项C错误；根据动量定理，手对球的冲量等于球动量的改变量，也恒定不变，球对手的冲量也不变，选项A错误；球

23、的初动能和末动能一定，所以球的动能变化量恒定不变，选项D错误；根据动量定理IFt，球对手的冲量I不变，接球时两手随球迅速收缩至胸前，是通过延长受力时间以减小球对人的冲击力F，所以选项B正确6在距地面高为h处，同时以相等的初速度v0分别平抛、竖直上抛、竖直下抛一质量相等的物体m，当它们从抛出到落地时，比较它们的动量的增量p，有(B)A平抛过程p较大B竖直上抛过程p较大C竖直下抛过程p较大D三者一样大解析：三种运动中的物体均只受重力，分析他们运动的时间不同，即可求得冲量的大小关系，再由动量定理求出动量的增量三个小球中竖直上抛的物体运动时间最长，而竖直下抛的物体运动时间最短，故它们重力的冲量，竖直上

24、抛的物体最大，则由动量定理Ip可得，竖直上抛的物体动量的增量最大，故B正确7一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经t时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v.在此过程中(B)A地面对他的冲量为mvmg·t，地面对他做的功为B地面对他的冲量为mvmg·t，地面对他做的功为零C地面对他的冲量为mv，地面对他做的功为D地面对他的冲量为mvmg·t，地面对他做的功为零解析：首先，由动量定理可知，合外力的冲量等于运动员动量的改变量，有表达式IGIFp，即mg·tIFmv0，IFmvmg·t，地面对运动员的作用力只有支持力，所以地面对运动员的冲量为mvm

25、g·t，排除C、D选项；另外，由于地面对运动员的支持力的作用点未发生位移，所以支持力对运动员不做功，故该题正确选项为B.8从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是(D)A掉在水泥地上的玻璃杯动量小，而掉在草地上的玻璃杯动量大B掉在水泥地上的玻璃杯动量改变小，掉在草地上的玻璃杯动量改变大C掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小D掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时作用力大，而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时作用力小解析：玻璃杯从同样高度落下，到达地面时具有相同的速度，即具有相同的动量，与地面相互作用后都静止所以两种地面的情况中玻璃杯动量的改变量相同，故A、B、C错误；落在水泥地上时，作用时间短，故作用力大，落在草地上时，作用时间长，故作用力小，故D正确9竖直上抛一个物体，不计阻力，取向上为正方向，则物体在空中运动的过程中，动量变化p随时间t变化的图线是下图中的(C)解析：本题中图线的斜率代表重力，故斜率为定值重力的方向竖直向下，与规定的正方向相反，