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2019-2020年高中物理 第十六章 動量守恒定律 第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量自我小測 新人教版選修3-5 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．給光電計(jì)時器進(jìn)行歸零處理 C．把滑塊放到導(dǎo)軌上 D．檢查擋光片通過光電門時是否能夠擋光計(jì)時 2．若用打點(diǎn)計(jì)時器做實(shí)驗(yàn)，下列哪些操作是正確的（　?。? A．相互作用的兩小車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了改變兩車的質(zhì)量 B．相互作用的兩小車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起 C．先接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，再釋放拖動紙帶的小車 D．先釋放拖動紙帶的小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源 3．在做探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)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 4．質(zhì)量分別為m1和m2的兩個物體碰撞前后的位移—時間圖象如圖所示，由圖有以下說法：①碰撞前兩物體質(zhì)量與速度的乘積相同；②質(zhì)量m1等于質(zhì)量m2；③碰撞后兩物體一起做勻速直線運(yùn)動；④碰撞前兩物體質(zhì)量與速度的乘積大小相等、方向相反。其中正確的是（　?。? A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 5．兩球相向運(yùn)動，發(fā)生碰撞后兩球均靜止，于是可以斷定，在碰撞以前（　?。? A．兩球的質(zhì)量相等 B．兩球的速度大小相同 C．兩球各自的質(zhì)量與速度的乘積大小相等 D．以上都不能斷定 6．“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，入射小球m1＝15 g，原來靜止的被碰小球m2＝10 g，由實(shí)驗(yàn)測得它們在碰撞前后的xt圖象如圖所示，由圖可知，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________。由此得出結(jié)論_______________________________________________。 7．如圖所示的裝置中，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為h的小支柱N上。O點(diǎn)到A球球心的距離為l。使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎直線的夾角為α，A球釋放后擺動到最低點(diǎn)時恰與B球相碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直線的夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D。保持α角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄到多個B球的落點(diǎn)。 （1）圖中x應(yīng)是B球初始位置到________的水平距離。 （2）為了探究碰撞中的不變量，應(yīng)測得______________等物理量。 （3）用測得的物理量表示：mAvA＝____________________；mAvA′＝________________；mBvB′＝______________。 8．某同學(xué)用如圖甲裝置做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)。先將1球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的2球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓1球仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下和2球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。已知1球的質(zhì)量大于2球的質(zhì)量。 （1）本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有________。 A．斜槽軌道末端到水平地面的高度h B．1球、2球的質(zhì)量m1、m2 C．1球、2球離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t D．記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC E．1球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h′ （2）為測定未放被碰小球時，1球落點(diǎn)的平均位置，把刻度尺的零刻線跟記錄紙上的O點(diǎn)對齊，圖乙給出了1球落點(diǎn)的情況，由圖乙可得OB距離應(yīng)為______cm。 （3）由實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，如果滿足等式____________，那么我們認(rèn)為在碰撞前后系統(tǒng)的mv是不變的。 9．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(jì)時器，當(dāng)A和B與擋板C和D碰撞的同時，電子計(jì)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________。 參考答案 1. 解析：為保護(hù)氣墊導(dǎo)軌，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)該先給它通氣。選項(xiàng)A正確。 答案：A 2. 解析：小車的質(zhì)量可以用天平測量，沒有必要一個用撞針而另一個用橡皮泥配重，這樣做的目的是使兩小車碰撞后粘在一起有共同速度，便于測量碰后的速度，選項(xiàng)B正 確；打點(diǎn)計(jì)時器的使用原則是先接通電源后釋放小車，選項(xiàng)C正確。 答案：BC 3. 解析：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，A錯誤，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，B、D正確。只有滿足實(shí)驗(yàn)所必需的條件，所做實(shí)驗(yàn)才能達(dá)到預(yù)期目的。 答案：BCD 4. 解析：由題圖可知，m1和m2碰前都做勻速直線運(yùn)動，但運(yùn)動方向相反，碰后兩物體位置不變，即處于靜止，所以碰后速度都為零，故①③錯誤，④正確；又由圖線夾角均為θ，故碰前速度大小相等，m1等于m2，②也正確。 答案：C 5. 解析：由碰撞中的不變量可知，碰撞以前兩球各自的質(zhì)量與速度的乘積大小相等，故C選項(xiàng)正確。 答案：C 6. 解析：由題圖可知碰撞前m1的速度大小 v1＝ m/s＝1 m/s， 故碰撞前的 m1v1＝0.0151 kgm/s＝0.015 kgm/s。 碰撞后m1速度大小 v1′＝ m/s＝0.5 m/s， m2的速度大小 v2′＝ m/s＝0.75 m/s。 故m1v1′＝0.0150.5 kgm/s＝0.007 5 kgm/s， m2v2′＝0.010.75 kgm/s＝0.007 5 kgm/s， 可知m1v1＝m1v1′＋m2v2′。 答案：0.015 kgm/s　0.007 5 kgm/s　0.007 5 kgm/s　碰撞中mv的矢量和是守恒的量 7. 解析：小球A在碰撞前后擺動，滿足機(jī)械能守恒。小球B在碰撞后做平拋運(yùn)動，則x 應(yīng)為B球的平均落點(diǎn)到初始位置的水平距離。要得到碰撞前后的mv，要測量mA、mB、α、β、l、h、x等，對A，由機(jī)械能守恒得 mAgl（1－cos α）＝mAvA， 則mAvA＝mA。 碰后對A，有 mAgl（1－cos β）＝mAvA′2， 則：mAvA′＝mA。 碰后B做平拋運(yùn)動，有x＝vB′t， h＝gt2，所以mBvB′＝mBx。 答案：（1）B球平均落點(diǎn)　（2）mA、mB、α、β、l、h、x （3）mA　mA　mBx 8. 解析：（1）在高度差一定的情況下，平拋運(yùn)動的時間一定，由v＝可知，水平速度和水平射程成正比，故只需測出小球的質(zhì)量及水平射程。故選項(xiàng)B、D正確。 （2）由題圖乙可讀出，45.85～45.95 cm。 （3）碰前：m1OB，碰后：m1OA＋m2OC 只要m1OB＝m1OA＋m2OC，就可以認(rèn)為碰撞前后系統(tǒng)的mv的矢量和是不變的。 答案：（1）BD　（2）45.85～45.95　（3）m1OB＝m1OA＋m2OC ③0（M＋m）－M 9. 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運(yùn)動至C的時間t1和B運(yùn)動至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?、贏至C的距離L1、B至D的距離L2