高中物理選修35同步練習(xí)試題解析161

1、高中物理選修3-5同步練習(xí)試題解析實驗：探究碰撞中的不變量1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秒表、天平、刻度尺B彈簧秤、秒表、天平C天平、刻度尺D秒表、刻度尺解析：用天平測滑塊質(zhì)量，用刻度尺測擋光片的寬度。運動時間是指擋光片通過光電門的時間，由光電計時器計時，因此不需要秒表。答案：C2在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時，下列哪些因素可導(dǎo)致實驗誤差()A導(dǎo)軌安放不水平B小車上擋光片傾斜C兩小車質(zhì)量不相等D兩小車碰后連在一起解析：導(dǎo)軌不水平，小車速度將受重力的影響，從而導(dǎo)致實驗誤差；擋光片傾斜會導(dǎo)致?lián)豕馄瑢挾炔坏扔趽豕怆A段小車通過的位移，使計算速度出現(xiàn)誤差。答案：A、B3

2、用如圖11所示的裝置進(jìn)行以下實驗：A先測出滑塊A、B的質(zhì)量M、m及滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)，查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭B用細(xì)線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧壓縮，滑塊B緊靠在桌邊C剪斷細(xì)線，測出滑塊B做平拋運動落地點到重錘線的水平距離x1和滑塊A沿桌面滑行的距離x2(1)為探究碰撞中的不變量，寫出還需測量的物理量及表示它們的字母：_。(2)若mv為不變量，需驗證的關(guān)系式為：_。解析：(1)桌面離水平地面的高度h(2)M mx1 0(1)要找出碰撞中的不變量，應(yīng)測出兩滑塊及各自的速度。取向右方向為正，剪斷細(xì)線后，A向右做勻減速運動，初速度vA ，B向左做平拋運動，設(shè)桌面高度為h，則hgt2，x1

3、vBt，得vBx1 。故要求出vB，還應(yīng)測出h。(2)若mv為不變量，碰前MvAmvB0，碰后MvAmvB0，故MvAmvBMvAmvB，即M mx1 0。)4在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”實驗時，左側(cè)滑塊質(zhì)量m1170 g，右側(cè)滑塊質(zhì)量m2110 g，擋光片寬度為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12所示。開始時兩滑塊靜止，燒斷細(xì)線后，兩滑塊分別向左、右方向運動。擋光片通過光電門的時間分別為t10.32 s，t20.21 s。則兩滑塊的速度分別為v1_ m/s，v2_ m/s。燒斷細(xì)線前m1v1m2v2_ kg·m/s，燒斷細(xì)線后m1v1m2v

4、2_ kg·m/s?？傻玫降慕Y(jié)論是_。解析：取向左方向為正，兩滑塊速度v1 m/s0.094 m/s，v2 m/s0.143 m/s.燒斷細(xì)線前m1v1m2v20燒斷細(xì)線后m1v1m2v2(0.170×0.0940.110×0.143) kg·m/s2.5×104 kg·m/s，在實驗允許的誤差范圍內(nèi)，m1v1m2v2m1v1m2v2。答案：0.0940.14302.5×104 kg·m/s在實驗允許的誤差范圍內(nèi)，兩滑塊質(zhì)量與各自速度的乘積之和為不變量5如圖13甲所示，在水平光滑軌道上停著A、B兩輛實驗小車，A車上

5、系有一穿過打點計時器的紙帶，當(dāng)A車獲得水平向右的速度時，隨即啟動打點計時器，A車運動一段距離后，與靜止的B車發(fā)生正碰并連在一起運動，紙帶記錄下碰撞前A車和碰撞后兩車的運動情況，如圖13乙所示，打點計時器電源頻率為50 Hz，則碰撞前A車速度大小為_ m/s，碰撞后的共同速度大小為_ m/s。如果已知碰撞過程中mv是不變量，則可求得mAmB_。解析：由紙帶上點跡位置可知，前兩段間隔均為1.20 cm，最后兩段間隔均為0.80 cm，故小車均做勻速運動，碰前速度v m/s0.60 m/s，碰后速度v m/s0.40 m/s。mAv(mAmB)v，故mAmB21。答案：0.600.40mAmB216

6、某同學(xué)用圖14甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)這種操作10次。圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點，P為未放被碰小球B時A球的平均落點，M為與B球碰后A球的平均落點，N為被碰球B的平均落點。若B球落點痕跡如圖14乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零點與O點對齊。(1)

7、入射小球A和被碰小球B的質(zhì)量關(guān)系是mA_mB(填“>”、“<”或“”)。(2)碰撞后B球的水平射程應(yīng)為_ cm。(3)在以下選項中，哪些是本次實驗必須進(jìn)行的測量？答：_(填選項號)。A水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離BA球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離C測量A球或B球的直徑D測量A球和B球的質(zhì)量E測量G點相對于水平槽面的高度(4)若mv為不變量，需驗證的關(guān)系式為_；若mv2為不變量，需驗證的關(guān)系式為_；若為不變量，需驗證的關(guān)系式為_。解析：(1)要使兩球碰后都向右運動，應(yīng)有A球質(zhì)量大于B球質(zhì)量，即mA>mB。(2)將10個點圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心作

8、為平均落點，可由刻度尺測得碰撞后B球的水平射程為64.7 cm，因最后一位數(shù)字為估計值，所以允許誤差±0.5 cm，因此64.265.2 cm都是正確的。(3)從同一高度做平拋運動飛行的時間t相同，而水平方向為勻速直線運動，故水平位移xvt，所以只要測出小球飛行的水平位移，就可以用水平位移代替平拋初速度。故需測出碰前A球飛行的水平距離OP和碰后A、B球飛行的水平距離OM和ON，及A、B兩球的質(zhì)量，故A、B、D正確。(4)若mv為不變量，需驗證的關(guān)系為mAvAmAvAmBvB，將vA，vA，vB代入上式得mA·OPmA·OMmB·ON；同理，若mv2為不變

9、量，需驗證的關(guān)系式為mAvmAvmBv，即mA·OP2mA·OM2mB·ON2；若為不變量，需驗證的關(guān)系式為，即。答案：(1)>(2)64.265.2 cm均可(3)A、B、D(4)mA·mA·mB·mA·mA·mB·7某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器“探究碰撞中的不變量”的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動。然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設(shè)計的具體裝置如圖15所示。在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50 Hz，長木板右端下墊著小木片用以

10、平衡摩擦力。(1)若已得到打點紙帶如圖16所示，并將測得的各計數(shù)點間距標(biāo)在圖上，A點是運動起始的第一點，則應(yīng)選_段來計算A的碰前速度，應(yīng)選_段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩格選填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)。 (2)已測得小車A的質(zhì)量mA0.40 kg，小車B的質(zhì)量mB0.20 kg。填下表，并確定碰撞中的不變量。階 段物 理 量碰撞前碰撞后m(kg)mA0.40mB0.20v(m/s)vAvBvAvBmv2(kg·m2/s2)mAvmBvmAvmBv(m/s)·kg1解析：(1)碰前小車A帶動紙帶做勻速運動，紙帶上的點是均勻的，故選BC段計算碰前小車A的速

11、度；碰后小車A和B一起做勻速運動，應(yīng)選DE段計算碰后速度。(2)碰前速度vA m/s1.05 m/s，vB0；碰后速度vAvB m/s0.695 m/s。將速度填入表格并計算出各物理量。階段物理量碰撞前碰撞后m(kg)mA0.40mB0.20v(m/s)vAvBvAvB1.0500.6950.695mv(kg·m/s)mAvAmBvBmAvAmBvB0.4200.417mv2(kg·m2/s2)mAvmBvmAvmBv0.4410.290(m/s)·kg12.6255.213由表格中數(shù)據(jù)可知，在實驗允許的誤差范圍內(nèi)，碰撞前后兩小車mv的和相等，故mv是碰撞中的不變

12、量。答案：(1)BCDE(2)表格見解析mv8為了“探究碰撞中的不變量”，可以在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行實驗，這樣就可以大大減小阻力，使滑塊在碰撞前后的運動可以看成是勻速直線運動，使實驗的可靠性及準(zhǔn)確度得以提高。在某次實驗中，A、B兩鋁制滑塊在一水平長氣墊導(dǎo)軌上相碰，用閃光照相機每隔0.4 s的時間拍攝一次照片，每次拍攝時閃光的延續(xù)時間很短，可以忽略，實驗結(jié)果如圖17所示，已知A、B之間的質(zhì)量關(guān)系是mB1.5mA，拍攝共進(jìn)行了4次，第一次是在兩滑塊碰撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原來處于靜止?fàn)顟B(tài)。設(shè)A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時間內(nèi)是在10 cm至105 cm這段范圍內(nèi)運動(以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn)

13、)，試根據(jù)閃光照片求出：(1)A、B兩滑塊碰撞前后的速度各為多少？(2)根據(jù)閃光照片分析說明，碰撞前后兩滑塊各自的質(zhì)量與各自速度的乘積之和是否為不變量？解析：(1)由圖分析可知：碰撞后從發(fā)生碰撞到第二次拍攝照片，A運動的時間是t1 s0.2 s由此可知：從拍攝第一次照片到發(fā)生碰撞的時間為t2(0.40.2) s0.2 s，則碰撞前B物體的速度為vB m/s1.0 m/s由題意知碰撞前vA0；(2)碰撞前：mAvAmBvB1.5mA，碰撞后：mAvAmBvB0.75mA0.75mA1.5mA，所以mAvAmBvBmAvAmBvB，即碰撞前后兩滑塊各自的質(zhì)量與各自速度的乘積之和是不變量。答案：見解

14、析9某同學(xué)利用兩個半徑相同的小球及斜槽探究碰撞中的不變量，主要步驟如下：用天平測出兩個小球的質(zhì)量m132.6 g，m220.9 g。記下斜槽末端在水平面上的投影O。不放置被碰小球，讓入射小球m1從某位置由靜止釋放，記下m1的落地點P。把被碰小球m2放置于斜槽末端(如圖18所示)，讓小球m1從同一位置由靜止釋放，記下小球m1、m2的落地點M、N。在被碰小球m2的左面粘上一小塊膠布，然后重復(fù)步驟。測量各自的水平射程，記錄在下表中。不粘膠布時56.0 cm12.5 cm67.8 cm粘膠布時56.0 cm20.4 cm55.3 cm關(guān)于碰撞中的不變量，該同學(xué)有以下猜想：Av1v1v2Bm1v1m1v

15、1m2v2C.m1vm1vm2v其中v1指不放置m2時入射小球做平拋運動的初速度，v1、v2指放置被碰小球時m1、m2做平拋運動的初速度。由實驗數(shù)據(jù)分析計算，判斷哪一種猜想正確。解析：小球做平拋運動的水平位移xvt，在本題中，各球做平拋運動的時間都相等，所以v1v1v2與等價；m1v1m1v1m2v2與m1·m1·m2·等價；m1vm1vm2v與m1()2m1()2m2()2等價。猜想A：不粘膠布：0.560 m，0.803 m；粘膠布：0.560 m，0.757 m，A錯誤。猜想B：不粘膠布：m1·0.018 3 kg·m，m1·m2·0.018 2 kg