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2019年高中物理 第16章 動量守恒定律 課時跟蹤檢測（十九）實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量 新人教版選修3-5 一、選擇題 1．在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時首先應(yīng)該做的是(　　) A．給氣墊導(dǎo)軌通氣 B．把光電計時器進(jìn)行歸零處理 C．把滑塊放在導(dǎo)軌上 D．檢查擋光片通過光電門時是否能夠擋光計時 解析：選A　為保護(hù)氣墊導(dǎo)軌，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)該先給它通氣，后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選項A正確。 2．在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時，用到的測量工具有(　　) A．停表、天平、刻度尺 B．彈簧測力計、停表、天平 C．天平、刻度尺、光電計時器 D．停表、刻度尺、光電計時器 解析：選C　用天平測滑塊質(zhì)量，用刻度尺測擋光片的寬度。運(yùn)動時間是指擋光片通過光電門的時間，由光電計時器計時，因此不需要停表。C正確。 3．(多選)在做探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)所必需的條件是(　　) A．斜槽軌道必須是光滑的 B．斜槽軌道末端的切線是水平的 C．入射球每一次都要從同一高度由靜止?jié)L下 D．碰撞的瞬間，入射球和被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行 解析：選BCD　探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)，要求入射小球每次到槽口時，具有相同的速度，所以應(yīng)從槽上同一位置滾下，但斜槽不需要光滑，選項A錯誤，選項C正確；由于碰撞前、后要求小球均做平拋運(yùn)動，且拋物線在同一平面，選項B、D正確。 4．(多選)在做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時，必須測量的物理量是(　　) A．入射小球和被碰小球的質(zhì)量 B．入射小球和被碰小球的半徑 C．入射小球從靜止釋放時的起始高度 D．斜槽軌道的末端到地面的高度 E．不放被碰小球時，入射小球飛出的水平射程 F．入射小球和被碰小球碰撞后飛出的水平射程 解析：選AEF　從同一高度做平拋運(yùn)動，飛行時間t相同，所以需要測出的量有：未碰時入射小球的水平射程，碰后入射小球的水平射程，被碰小球的水平射程，入射小球、被碰小球的質(zhì)量。 二、非選擇題 5．如圖(a)所示，在水平光滑軌道上停放著甲、乙兩輛實(shí)驗(yàn)小車，甲車上系有一穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，當(dāng)甲車獲得水平向右的速度時，隨即啟動打點(diǎn)計時器。甲車運(yùn)動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運(yùn)動，紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車的運(yùn)動情況，如圖(b)所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車速度大小為________ m/s，碰撞后兩車的共同速度大小為________ m/s。 解析：由題圖(b)可知，碰撞前Δx＝1.2 cm，碰撞后Δx′＝0.8 cm，T＝0.02 s，由公式v＝得v＝＝0.6 m/s，v′＝＝0.4 m/s。 答案：0.6　0.4 6．如圖所示，在實(shí)驗(yàn)室用兩端帶豎直擋板C、D的氣墊導(dǎo)軌和帶固定擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A、B，做探究碰撞中不變量的實(shí)驗(yàn)： (1)把兩滑塊A和B緊貼在一起，在A上放質(zhì)量為m的砝碼，置于導(dǎo)軌上，用電動卡銷卡住A和B，在A和B的固定擋板間放一彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)。 (2)按下電鈕使電動卡銷放開，同時啟動兩個記錄兩滑塊運(yùn)動時間的電子計時器，當(dāng)A和B與擋板C和D碰撞同時，電子計時器自動停表，記下A運(yùn)動至C的時間t1，B運(yùn)動至D的時間t2。 (3)重復(fù)幾次取t1、t2的平均值。 請回答以下幾個問題： ①在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時應(yīng)注意_________________________________________________； ②應(yīng)測量的數(shù)據(jù)還有_________________________________________________； ③作用前A、B兩滑塊的速度與質(zhì)量乘積之和為______，作用后A、B兩滑塊的速度與質(zhì)量乘積之和為___________。 解析：①為了保證滑塊A、B作用后做勻速直線運(yùn)動，必須使氣墊導(dǎo)軌水平，需要用水平儀加以調(diào)試。 ②要求出A、B兩滑塊在卡銷放開后的速度，需測出A至C的時間t1和B至D的時間t2，并且要測量出兩滑塊到擋板的運(yùn)動距離L1和L2，再由公式v＝求出其速度。 ③設(shè)向左為正方向，根據(jù)所測數(shù)據(jù)求得兩滑塊的速度分別為vA＝，vB＝－。碰前兩滑塊靜止，v＝0，速度與質(zhì)量乘積之和為0；碰后兩滑塊的速度與質(zhì)量乘積之和為(M＋m)－M。 答案：①用水平儀測量并調(diào)試使得導(dǎo)軌水平 ②A至C的距離L1、B至D的距離L2 ③0　(M＋m)－M 7.某同學(xué)把兩塊大小不同的物體用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮的彈簧，如圖所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細(xì)線，觀察物體的運(yùn)動情況，進(jìn)行必要的測量，驗(yàn)證物體間相互作用時的守恒量。 (1)該同學(xué)還必須有的器材是________、________。 (2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是__________________________________。 (3)用所得數(shù)據(jù)驗(yàn)證守恒量的關(guān)系式為_________________________________________。 解析：兩物體彈開后各自做平拋運(yùn)動，根據(jù)平拋運(yùn)動知識可知兩物體在空中運(yùn)動的時間相等。所需驗(yàn)證的表達(dá)式為m1v1＝m2v2，兩側(cè)都乘以時間t，有m1v1t＝m2v2t，即m1s1＝m2s2。 答案：(1)刻度尺　天平　(2)兩物體的質(zhì)量m1、m2　兩物體落地點(diǎn)分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離s1、s2 (3)m1s1＝m2s2 8．在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時，左側(cè)滑塊質(zhì)量m1＝170 g，右側(cè)滑塊質(zhì)量m2＝110 g，擋光片寬度為s＝3.00 cm，兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細(xì)線連在一起，如圖所示。 開始時兩滑塊靜止，燒斷細(xì)線后，兩滑塊分別向左、右方向運(yùn)動。擋光片通過光電門的時間分別為Δt1＝0.32 s，Δt2＝0.21 s，則兩滑塊的速度分別為v1′＝________m/s，v2′＝______m/s。燒斷細(xì)線前m1v1＋m2v2＝______ kgm/s，燒斷細(xì)線后m1v1′＋m2v2′＝________kgm/s。可得到的結(jié)論是_______________________________________________。 解析：取向左方向?yàn)檎?，兩滑塊速度 v1′＝≈0.094 m/s， v2′＝－≈－0.143 m/s。 燒斷細(xì)線前兩滑塊靜止，所以：m1v1＋m2v2＝0 燒斷細(xì)線后m1v1′＋m2v2′＝(0.1700.094－0.1100.143) kgm/s＝2.510－4 kgm/s，在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 答案：0.094?。?.143　0　2.510－4　在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，兩滑塊質(zhì)量與各自速度的乘積矢量和為不變量