高中物理 16.1《實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量》同步測(cè)試 新人教版-選修3-5

高考資源網(wǎng)()來(lái)源：高考資源網(wǎng)版權(quán)所有：高考資源網(wǎng)(www.k s 5 )161 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量 同步測(cè)試1在“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，為了順利地完成實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量為m1，被碰球質(zhì)量為m2，二者關(guān)系應(yīng)是( )Am1m2 Bm1=m2 C m1MB) (1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)為 cm (2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量?答： (填選項(xiàng)號(hào)) A水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 BA球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 C測(cè)量A球或B球的直徑 D測(cè)量A球和B球的質(zhì)量E測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度6水平光滑桌面上有A、B兩個(gè)小車(chē)，質(zhì)量分別是06k g和02kgA車(chē)的車(chē)尾拉著紙帶，A車(chē)以某一速度與靜止的B車(chē)發(fā)生一維碰撞，碰后兩車(chē)連在一起共同向前運(yùn)動(dòng)碰撞前后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖所示根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請(qǐng)猜想：把兩小車(chē)加在一起計(jì)算，有一個(gè)什么物理量在碰撞前后是相等的? 7某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)；氣墊導(dǎo)軌裝置如圖(a)所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通人壓縮空氣，壓縮空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，如圖(b)所示，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。 (1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： 安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； 向氣墊導(dǎo)軌通人壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器越過(guò)彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向； 滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； 把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間； 先 ，然后 ，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出較理想的紙帶如下圖所示： 測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g；試完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容。 (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔002 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為 kgms；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為 kgms(保留三位有效數(shù)字)。 (3)試說(shuō)明(2)問(wèn)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位空有摩擦。 8A、B兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞(碰撞時(shí)間極短)。用閃光照相，閃光4次攝得的閃光照片如下圖所示。已知閃光的時(shí)間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0-80cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊A恰好通過(guò)x=55cm處，滑塊B恰好通過(guò)x=70cm處，問(wèn)：(1)碰撞發(fā)生在何處?(2)碰撞發(fā)生在第一次閃光后多長(zhǎng)時(shí)間? (3)設(shè)兩滑塊的質(zhì)量之比為mA：mB=2：3，試分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是否相等?參考答案：1.D 2.C3. 2gl(1-cos)1/2 2gl(1-cos)1/2 2gl(1-cos/)1/2 、 2gl(1-cos/)1/2 4. 解析 (1)小車(chē)A碰前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打在紙帶上的點(diǎn)應(yīng)該是間距均勻的，故計(jì)算小車(chē)碰前速度應(yīng)選BC段；CD段上所打的點(diǎn)由稀變密；可見(jiàn)在CD段A、B兩小車(chē)相互碰撞A、B撞后一起做勻速運(yùn)動(dòng)，所打出的點(diǎn)又應(yīng)是間距均勻的故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后速度 (2)碰前mAvA十mBVB=0.420kgm/s 碰后 mAvA/十mBvB=(mA十mB)v=0417kgms 其中，vA=BC/t=105ms。 vA=vB= DE/t = 0695ms 通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車(chē)的mv之和是相等的 答案 (1)BC DE (2)0420 0417 點(diǎn)評(píng) 此題是根據(jù)1998年上海高考題改編的，原題為驗(yàn)證碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，這里結(jié)合所學(xué)內(nèi)容將說(shuō)法稍作變動(dòng)此題的關(guān)鍵是選擇紙帶上的有效段，”理解為桿么要選擇這樣的有效段(勻速運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)應(yīng)均勻)5. 解析 (1)將l0個(gè)點(diǎn)圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心作為平均落點(diǎn)，可由刻度尺測(cè)得碰撞后B球的水平射程約為647cm (2)從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)飛行的時(shí)間t相同，而水平方向?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，故水平位移s=vt，所以只要測(cè)出小球飛行的水平位移，就可以用水平位移代替平拋初速度，亦即碰撞前后的速度，通過(guò)計(jì)算mAOP，與mAOM+mBON是否相等，即可以說(shuō)明兩個(gè)物體碰撞前后各自的質(zhì)量與其速度的乘積之和是否相等，故必須測(cè)量的是兩球的質(zhì)量和水平射程，即選項(xiàng)A、B、D是必須進(jìn)行的測(cè)量。 答案 (1)647cm(642-652cm均可)；(2)A、B、D 點(diǎn)評(píng) 本題是2000年全國(guó)高考題，該題中利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，巧妙地提供了一種