第一章碰撞与动量守恒实验：研究碰撞中的动量守恒习题教科版选修3_5
文档属性
| 名称 | 第一章碰撞与动量守恒实验：研究碰撞中的动量守恒习题教科版选修3_5 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 209.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-09-05 15:42:12 | ||
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文档简介
实验：研究碰撞中的动量守恒
一、选择题
1．在利用气垫导轨探究碰撞中不变量的实验中，哪些因素可导致实验误差（ ）
A．导轨安放不水平 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
2．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，为了顺利地完成实验，入射球质量为m1，被碰球质量为m2，二者关系应是（ ）
A．m1>m2
B．m1=m2
C．m1 D．以上三个关系都可以
3．两球相向运动，发生正碰，碰撞后两球均静止，于是可以断定，在碰撞以前（ ）
A．两球的质量相等
B．两球的速度大小相同
C．两球的质量与速度的乘积之和的大小相等
D．以上都不能断定，
4．对于实验最终的结论，下列说法正确的是（ ）
A．仅限于一维碰撞
B．任何情况下也一定成立
C．式中的都是速度的大小
D．式中的不变量是和组成的系统的质量与速度的乘积
5．如图所示，两个质量相同的小钢球，按图示方式悬挂，让其中一个小球保持静止，把另一小球拉开一定的角度，然后自由释放，下列说法正确的是（ ）
A．碰撞后，两球相互交换速度，入射球静止，被碰球以入射球碰前的速度运动
B．碰撞后，入射球被反弹，被碰球以入射球碰前2倍的速度运动
C．碰撞前后，两球有（和分别表示两球相碰前后的速度）
D．碰撞前后，两球有（和分别表示两球相碰前后的速度）
6．在气垫导轨上的两个滑块P、Q，质量分别为、，已知它们碰撞后的速度分别为，碰撞前P的速度为，则碰撞前Q的速度为（ ）
A．0
B．
C．
D．
7．在光滑的水平桌面上有两个小球，甲球的质量为2kg，乙球的质量为1kg，甲球以4m/s的速度和原来静止的乙球发生对心碰撞，则下列说法正确的是（ ）
A．碰撞后甲球的速度为零，乙球的速度为8m/s，方向与甲球原来的速度方向相同
B．碰撞后甲球的速度一定变小
C．仅根据上述条件无法求出碰撞后两球的速度大小
D．以上说法均不正确
二、填空题
8．利用如图所示装置探究碰撞中的不变量，若绳长均为，球1、2分别由偏角和静止释放，则在最低点碰撞前的速度大小分别为________、________．若碰撞后向同一方向运动最大偏角分别为和，则碰撞后两球的瞬时速度大小分别为________、________．
9．如图（a）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的瞬时力时，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连在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况如图（b）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．
10．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
（1）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块l的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④滑块l挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图所示：
⑧测得滑块1（包括撞针）的质量为310 g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205 g；
试完善实验步骤⑥的内容．
（2）已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为______ kg·m／s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为________kg·m／s．（保留三位有效数字）
（3）试说明第（2）问中两结果不完全相等的主要原因是________．
三、解答题
11．水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别是0.6 kg和0. 2 kg．A车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车发生一维碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动．碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示．根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的？
12．如图所示，气垫导轨上两个滑块质量分别为m1=300 g、m2=200 g，给滑块m1一个初速度，并用频闪照相技术拍摄下滑块碰撞前后的运动情况，已知频闪照相的时间间隔为0.1 s，试分析两个滑块碰撞前后有何物理量是不变的？
【答案与解析】
一、选择题
1．【答案】A、B
2．【答案】D
3．【答案】C
4．【答案】AD
5．【答案】AC
6．【答案】D
7．【答案】BC
二、填空题
8．【答案】
9．【答案】0.6 0.4
【解析】由题图知开始在0.02 s内位移约为1.2×10－2 m，故碰前速度；碰后在0.02 s内位移约为0.8×10－2 m，故碰后速度．
10．【答案】（1）接通打点计时器的电源 放开滑块1 （2）0.620 0.618 （3）纸带与打点计时器的限位孔有摩擦
【解析】作用前滑块1的速度，其质量与速度的乘积为0.310 kg×2 m／s=0.620 kg·m／s，作用后滑块1和滑块2具有相同的速度，其质量与速度的乘积之和为(0.310 kg+0.205 kg)×1.2 m／s=0.618 kg·m／s．
三、解答题
11．【答案】见解析
【解析】由纸带可以看出，A、B两个小车碰前和碰后都是向右运动，且碰撞是发生在从右边数第5个点时，A车碰前、碰后都看成匀速运动，右边4个间隔距离为6.6 cm，时间t=4×0.02 s=0.08 s，=82.5 cm／s=0.825 m／s．A物体的mAvA=0.6 kg×0.825 m／s=0.495 kg·m／s．
碰后A与B一起运动的速度．
则 (mA+mB)vAB=(0.6+0.2) kg×0.58m／s=0.464 kg·m／s．
故在误差允许范围内，mv在碰撞前后是相等的．
12．【答案】mv的和是不变的
【解析】滑块m1的初速度为，两个滑块相碰后结合为一体，它们的共同速度为．碰撞前滑块m1的质量和速度的乘积mv为5.1×10－2 kg·m／s，碰撞后滑块m1、m2的质量和速度的乘积mv之和为5.0×10－2 kg·m／s，说明两个滑块碰撞前后物理量mv之和是不变的．
一、选择题
1．在利用气垫导轨探究碰撞中不变量的实验中，哪些因素可导致实验误差（ ）
A．导轨安放不水平 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
2．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，为了顺利地完成实验，入射球质量为m1，被碰球质量为m2，二者关系应是（ ）
A．m1>m2
B．m1=m2
C．m1
3．两球相向运动，发生正碰，碰撞后两球均静止，于是可以断定，在碰撞以前（ ）
A．两球的质量相等
B．两球的速度大小相同
C．两球的质量与速度的乘积之和的大小相等
D．以上都不能断定，
4．对于实验最终的结论，下列说法正确的是（ ）
A．仅限于一维碰撞
B．任何情况下也一定成立
C．式中的都是速度的大小
D．式中的不变量是和组成的系统的质量与速度的乘积
5．如图所示，两个质量相同的小钢球，按图示方式悬挂，让其中一个小球保持静止，把另一小球拉开一定的角度，然后自由释放，下列说法正确的是（ ）
A．碰撞后，两球相互交换速度，入射球静止，被碰球以入射球碰前的速度运动
B．碰撞后，入射球被反弹，被碰球以入射球碰前2倍的速度运动
C．碰撞前后，两球有（和分别表示两球相碰前后的速度）
D．碰撞前后，两球有（和分别表示两球相碰前后的速度）
6．在气垫导轨上的两个滑块P、Q，质量分别为、，已知它们碰撞后的速度分别为，碰撞前P的速度为，则碰撞前Q的速度为（ ）
A．0
B．
C．
D．
7．在光滑的水平桌面上有两个小球，甲球的质量为2kg，乙球的质量为1kg，甲球以4m/s的速度和原来静止的乙球发生对心碰撞，则下列说法正确的是（ ）
A．碰撞后甲球的速度为零，乙球的速度为8m/s，方向与甲球原来的速度方向相同
B．碰撞后甲球的速度一定变小
C．仅根据上述条件无法求出碰撞后两球的速度大小
D．以上说法均不正确
二、填空题
8．利用如图所示装置探究碰撞中的不变量，若绳长均为，球1、2分别由偏角和静止释放，则在最低点碰撞前的速度大小分别为________、________．若碰撞后向同一方向运动最大偏角分别为和，则碰撞后两球的瞬时速度大小分别为________、________．
9．如图（a）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的瞬时力时，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连在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况如图（b）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．
10．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
（1）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块l的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④滑块l挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图所示：
⑧测得滑块1（包括撞针）的质量为310 g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205 g；
试完善实验步骤⑥的内容．
（2）已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为______ kg·m／s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为________kg·m／s．（保留三位有效数字）
（3）试说明第（2）问中两结果不完全相等的主要原因是________．
三、解答题
11．水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别是0.6 kg和0. 2 kg．A车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车发生一维碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动．碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示．根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的？
12．如图所示，气垫导轨上两个滑块质量分别为m1=300 g、m2=200 g，给滑块m1一个初速度，并用频闪照相技术拍摄下滑块碰撞前后的运动情况，已知频闪照相的时间间隔为0.1 s，试分析两个滑块碰撞前后有何物理量是不变的？
【答案与解析】
一、选择题
1．【答案】A、B
2．【答案】D
3．【答案】C
4．【答案】AD
5．【答案】AC
6．【答案】D
7．【答案】BC
二、填空题
8．【答案】
9．【答案】0.6 0.4
【解析】由题图知开始在0.02 s内位移约为1.2×10－2 m，故碰前速度；碰后在0.02 s内位移约为0.8×10－2 m，故碰后速度．
10．【答案】（1）接通打点计时器的电源 放开滑块1 （2）0.620 0.618 （3）纸带与打点计时器的限位孔有摩擦
【解析】作用前滑块1的速度，其质量与速度的乘积为0.310 kg×2 m／s=0.620 kg·m／s，作用后滑块1和滑块2具有相同的速度，其质量与速度的乘积之和为(0.310 kg+0.205 kg)×1.2 m／s=0.618 kg·m／s．
三、解答题
11．【答案】见解析
【解析】由纸带可以看出，A、B两个小车碰前和碰后都是向右运动，且碰撞是发生在从右边数第5个点时，A车碰前、碰后都看成匀速运动，右边4个间隔距离为6.6 cm，时间t=4×0.02 s=0.08 s，=82.5 cm／s=0.825 m／s．A物体的mAvA=0.6 kg×0.825 m／s=0.495 kg·m／s．
碰后A与B一起运动的速度．
则 (mA+mB)vAB=(0.6+0.2) kg×0.58m／s=0.464 kg·m／s．
故在误差允许范围内，mv在碰撞前后是相等的．
12．【答案】mv的和是不变的
【解析】滑块m1的初速度为，两个滑块相碰后结合为一体，它们的共同速度为．碰撞前滑块m1的质量和速度的乘积mv为5.1×10－2 kg·m／s，碰撞后滑块m1、m2的质量和速度的乘积mv之和为5.0×10－2 kg·m／s，说明两个滑块碰撞前后物理量mv之和是不变的．