成才之路2016_2017学年高中物理第16章动量守恒定律第1节实验：探究碰撞中的不变量课时作业新人教版选修3.doc

第1节 实验：探究碰撞中的不变量 基础夯实 一、选择题(多选题) 1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差(　　) A．导轨安放不水平　　　 B．滑块上挡光板倾斜 C．两滑块质量不相等　　　 D．两滑块碰后连在一起 答案：AB 解析：选项A中，导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响，从而产生实验误差；选项B中，挡板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移；实验中并不要求两滑块的质量相等；两滑块碰后连在一起只意味着碰撞过程能量损失最大，并不影响碰撞中的守恒量。综上所述，答案为A、B。 2．某同学利用如图所示的装置探究碰撞过程中的不变量，下列说法正确的是(　　) 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 答案：BD 解析：两绳等长，能保证两球正碰以减小实验误差，A项错误；计算碰撞前速度时用到了mgh＝mv2－0，即初速度为0，B项正确；本实验中对小球的性能无要求，C项错误；两球正碰后，运动情况有多种可能，D项正确。 3．若用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验，下列操作正确的是(　　) A．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥是为了改变两车的质量 B．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥是为了碰撞后粘在—起 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 答案：BC 解析：相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动，这种情况能得到能量损失很大的碰撞；应当先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车，否则因运动距离较短，小车释放以后再打开电源不容易得到实验数据。故A、D错，B、C正确。 二、非选择题 4．如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为________m/s，碰撞后的共同速度大小为________m/s。 答案：0.6　0.4 解析：碰撞前Δx＝1.2cm，碰撞后Δx′＝0.8cm，T＝0.02s，由v＝得碰前v甲＝＝0.6m/s；碰后v＝＝0.4m/s。 5．(陕西西安一中2015～2016学年高二下学期期末)如图为实验室常用的气垫导轨探究碰撞过程中的不变量的装置。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，若有关系式______________，则说明该实验碰撞前后质量与速度的乘积守恒。 答案：气垫导轨水平；－＝0 解析：两滑块自由静止，处于平衡状态，所受合力为零，此时气垫导轨是水平的； 设遮光条的宽度为d，两滑块的速度为：vA＝，vB＝ 如果mv守恒，满足：mAvA－mBvB＝0 由解得：－＝0 6．某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量。图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为12。当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向左上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放，结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°。此实验能否成功说明碰撞前后质量与速度的乘积是不变量？ 答案：能 解析：设摆球A、B的质量分别为mA、mB，摆长为l，B球相对于A球的高度为h1，碰撞前B球的速度为vB。在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得 h1＝l(1－cos45°) mBv＝mBgh1 碰撞前速度vB＝ 所以碰撞前质量与速度乘积为 mBvB＝mB 同理可得碰撞后共同速度 vAB＝ 碰撞后质量与速度乘积为 (mA＋mB)vAB＝(mA＋mB) 所以＝ 代入已知条件得≈1.0 所以mBvB＝(mA＋mB)vAB 所以，此实验成功地说明了碰撞前后质量与速度的乘积是不变量。 能力提升 1．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，也可以探索mv2这个量(对应于动能)的变化情况。 (1)若采用弓形弹片滑块的方案如图甲所示，弹开后的mv2的总量________(填“大于”“小于”或“等于”)弹开前mv2的总量，这是因为________________________。 (2)若采用图乙所示的方案，碰撞前mv2的总量______(填“大于”“小于”或“等于”)