16.1-實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量-習(xí)題

PAGEPAGE516.1實(shí)驗(yàn):探究碰撞中的不變量習(xí)題A組1.在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)首先應(yīng)該做的是()A.給氣墊導(dǎo)軌通氣B.給光電計(jì)時(shí)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(guò)光電門(mén)時(shí)是否能夠擋光計(jì)時(shí)解析:為保護(hù)氣墊導(dǎo)軌,同時(shí)為了保證滑塊與導(dǎo)軌間的摩擦力為零,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該先給它通氣。選項(xiàng)A正確。答案:A2.在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時(shí),用到的測(cè)量工具有()A.停表、天平、刻度尺B.彈簧測(cè)力計(jì)、停表、天平C.天平、刻度尺、光電計(jì)時(shí)器D.停表、刻度尺、光電計(jì)時(shí)器解析:用天平測(cè)滑塊質(zhì)量,用刻度尺測(cè)擋光片的寬度。運(yùn)動(dòng)時(shí)間是指擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間,由光電計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí),因此不需要停表。答案:C3.在做探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)時(shí),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(shí),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(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;由于碰撞前、后要求小球均做平拋運(yùn)動(dòng),且拋物線在同一平面,選項(xiàng)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:BCD4.質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體碰撞前后的位移—時(shí)間圖象如圖所示,由圖有以下說(shuō)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(dòng);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.②③C.②④ D.③④解析:由題圖可知,m1和m2碰前都做勻速直線運(yùn)動(dòng),但運(yùn)動(dòng)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(cuò)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:C5.某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細(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(dòng)情況,進(jìn)行必要的測(cè)量,驗(yàn)證物體間相互作用時(shí)的守恒量。(1)該同學(xué)還必須有的器材是、。

(2)需要直接測(cè)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(kāi)后各自做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知兩物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等。所需驗(yàn)證的表達(dá)式為m1v1=m2v2,兩側(cè)都乘以時(shí)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、m2兩木塊落地點(diǎn)分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離s1、s2(3)m1s1=m2s26.某同學(xué)運(yùn)用以下實(shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)了一個(gè)碰撞實(shí)驗(yàn),來(lái)尋找碰撞前、后的守恒量:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源(頻率為50Hz)、紙帶、表面光滑的長(zhǎng)木板、帶撞針的小車A、帶橡皮泥的小車B、天平。該同學(xué)經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟:A.用天平測(cè)出小車A的質(zhì)量mA=0.4kg,小車B的質(zhì)量mB=B.更換紙帶重復(fù)操作三次。C.小車A靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放置,在車后固定紙帶,把小車B放在長(zhǎng)木板中間。D.把長(zhǎng)木板平放在桌面上,在一端固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,連接電源。E.接通電源,并給A車一定初速度vA。(1)該同學(xué)正確的實(shí)驗(yàn)步驟為。

(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶中,比較理想的一條如圖所示,根據(jù)這些數(shù)據(jù)完成下表。碰撞前碰撞后A車B車AB整車質(zhì)量(kg)速度(m/s)mvmv2(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)猜想守恒表達(dá)式為。

(1)本實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量的物理量有。

A.斜槽軌道末端到水平地面的高度hB.1球、2球的質(zhì)量m1、m2C.1球、2球離開(kāi)斜槽軌道末端后平拋飛行的時(shí)間tD.記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OCE.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(cè)定未放被碰小球時(shí),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(duì)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(cè)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。

解析:(1)在高度差一定的情況下,平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定,由v=可知,水平速度和水平射程成正比,故只需測(cè)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.(3)只要m1·OB=m1·OA+m2·OC,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)m1·OB=m1·OA+m2·OC4.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(dòng)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(dòng)卡銷放開(kāi),同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)記錄兩滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間的電子計(jì)時(shí)器,當(dāng)A和B與擋板C和D碰撞的同時(shí),電子計(jì)時(shí)器自動(dòng)停表,記下A運(yùn)動(dòng)至C的時(shí)間t1,B運(yùn)動(dòng)至D的時(shí)間t2。(3)重復(fù)幾次,取t1、t2的平均值。請(qǐng)回答以下幾個(gè)問(wèn)題:①在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注意;

②應(yīng)測(cè)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(dòng),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(kāi)后的速度,需測(cè)出A運(yùn)動(dòng)至C的時(shí)間t1和B運(yùn)動(dòng)至D的時(shí)間t2,并且要測(cè)量出兩滑塊到擋板的運(yùn)動(dòng)距離L1和L2,再由公式v=求出其速度。③設(shè)向左為正方向