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

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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
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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.