2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)作業(yè)1碰撞含解析教科版選修3-5

PAGEPAGE5課時(shí)作業(yè)1碰撞時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～3為單選，4～7為多選)1．在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時(shí)，用到的測量工具有(C)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(yùn)動(dòng)時(shí)間是指擋光片通過光電門的時(shí)間，由光電計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，因此不須要秒表．2．在用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時(shí)，不須要測量的物理量是(D)A．滑塊的質(zhì)量 B．擋光的時(shí)間C．擋光片間的距離 D．光電門的高度解析：從試驗(yàn)原理動(dòng)身進(jìn)行分析，A、B、C三個(gè)選項(xiàng)都是必需測量的量．3．關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用的電源，下列敘述哪些是正確的(D)A．火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用低壓溝通電源，電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用低壓直流電源B．火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用220V溝通電源，電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用220V直流電源C．火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用220V直流電源，電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用低壓溝通電源D．火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用220V溝通電源，電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用低壓溝通電源解析：火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用220V溝通電源，電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用低壓溝通電源．4.在運(yùn)用如圖所示的試驗(yàn)裝置做“探究碰撞中的不變量”的試驗(yàn)中，必需滿意的試驗(yàn)條件是(BCD)A．斜槽軌道必需是光滑的B．斜槽軌道末端的切線必需水平C．入射球每次都要從同一高度由靜止釋放D．碰撞時(shí)，入射球與被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行5．關(guān)于“用兩小球探究碰撞中的不變量”試驗(yàn)的誤差，下列說法正確的是(BCD)A．斜槽的動(dòng)摩擦因數(shù)越大，試驗(yàn)誤差越大B．入射小球沒有從同一高度放下會(huì)產(chǎn)生誤差C．斜槽末端不水平會(huì)造成誤差D．兩小球的半徑不相同會(huì)造成誤差解析：本試驗(yàn)的要求是小球必需做平拋運(yùn)動(dòng)，所以斜槽末端不水平會(huì)造成誤差，兩小球半徑不相同，在斜槽末端時(shí)兩球心連線與軌道末端的切線不平行也會(huì)造成誤差，C、D正確．入射小球沒有能夠從同一高度滑下，使得小球的落點(diǎn)發(fā)生改變也會(huì)產(chǎn)生誤差，故B正確．斜槽的動(dòng)摩擦因數(shù)對試驗(yàn)的影響不大，只要小球每次都以同一速度水平飛出就不會(huì)因此產(chǎn)生誤差，斜槽假如有摩擦，也能保證小球每次以相同的速度飛出，所以A錯(cuò)誤．6．在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時(shí)，下列哪些因素可導(dǎo)致試驗(yàn)誤差(AB)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，小車速度將受到重力的影響，從而導(dǎo)致試驗(yàn)誤差；擋光片傾斜會(huì)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(jì)算速度出現(xiàn)誤差．7．對于試驗(yàn)最終的結(jié)論m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，下列說法正確的是(AD)A．僅限于一維碰撞B．任何狀況下m1veq\o\al(2,1)＋m2veq\o\al(2,2)＝m1v1′2＋m2v2′2也肯定成立C．式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小D．式中的不變量是m1和m2組成的系統(tǒng)的質(zhì)量與速度乘積之和解析：這個(gè)試驗(yàn)是在一維碰撞狀況下設(shè)計(jì)的試驗(yàn)；系統(tǒng)的質(zhì)量與速度的乘積之和在碰撞前后為不變量是試驗(yàn)的結(jié)論，其他探究的結(jié)論狀況不成立，而速度是矢量，應(yīng)考慮方向．故選項(xiàng)A、D正確．二、非選擇題8．如圖所示為氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊A、B相互作用后運(yùn)動(dòng)過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10Hz.起先時(shí)兩個(gè)滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕彈簧，兩滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng)．已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200g、300g，依據(jù)照片記錄的信息，A、B離開彈簧后，A滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其速度大小為0.09m/s，本試驗(yàn)中得出的結(jié)論是碰撞前后滑塊A、B的質(zhì)量與速度的乘積之和為不變量．解析：碰撞前：vA＝0，vB＝0，所以有mAvA＋mBvB＝0，碰撞后：vA′≈0.09m/s，vB′＝0.06m/s.規(guī)定向右為正方向，則有mAvA′＋mBvB′＝0.2×(－0.09)kg·m/s＋0.3×0.06kg·m/s＝0，則由以上計(jì)算可知：mAvA＋mBvB＝mAvA′＋mBvB′.9．碰撞的復(fù)原系數(shù)的定義為e＝eq\f(|v2－v1|,|v20－v10|)，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后兩物體的速度．彈性碰撞的復(fù)原系數(shù)e＝1，非彈性碰撞的復(fù)原系數(shù)e<1，某同學(xué)借用驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的試驗(yàn)裝置(如圖所示)驗(yàn)證彈性碰撞的復(fù)原系數(shù)是否為1，試驗(yàn)中運(yùn)用半徑相等的剛性小球1和2，且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量．試驗(yàn)步驟如下：安裝好試驗(yàn)裝置，做好測量前的打算，并登記重錘線所指的位置O.第一步，不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上，重復(fù)多次，用完可能小的圓把小球的全部落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置．其次步，把小球2放在斜槽前端邊緣處的B點(diǎn)，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞，重復(fù)多次，并運(yùn)用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置．第三步，用刻度尺分別測量三個(gè)落點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長度．①P點(diǎn)是在試驗(yàn)的第一步中小球1的落點(diǎn)的平均位置，M點(diǎn)是小球1與小球2碰撞后，小球1的落點(diǎn)的平均位置，N點(diǎn)是小球1與小球2碰撞后，小球2的落點(diǎn)的平均位置．②寫出用測量量表示的復(fù)原系數(shù)的表達(dá)式e＝eq\f(ON－OM,OP).③三個(gè)落點(diǎn)距O點(diǎn)的距離OM、OP、ON與試驗(yàn)所用的小球質(zhì)量是否有關(guān)？OP與小球的質(zhì)量無關(guān)，OM和ON與小球的質(zhì)量有關(guān)解析：小球從槽口B飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，設(shè)為t，則有OP＝v10t，OM＝v1t，ON＝v2t，小球2碰撞前靜止，v20＝0，則e＝eq\f(|v2－v1|,|v20－v10|)＝eq\f(|ON－OM|,|0－OP|)＝eq\f(ON－OM,OP).10．質(zhì)量為m1＝20g的小球在光滑的水平桌面上以v1＝30cm/s的速度向右運(yùn)動(dòng)，恰好遇上在同一條直線上以速度v2向左運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)小球m2，已知m2＝50g，v2＝20cm/s.碰撞后，小球m2恰好停止．那么，碰撞后小球m1的速度是多大，方向如何？答案：20cm/s方向向左解析：設(shè)向右的方向?yàn)檎较颍稍囼?yàn)探究可知碰撞前后兩小球質(zhì)量與速度的乘積之和為不變量，因此有m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，代入數(shù)據(jù)解得：v1′＝－20cm/s.即碰撞后小球m1的速度大小為20cm/s，方向向左．留意：利用公式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′解題時(shí)，要留意速度的矢量性．11．為了“探究碰撞中的不變量”，在光滑桌面上放有A、B兩個(gè)小球．A球的質(zhì)量為0.5kg，以速度6m/s跟質(zhì)量為0.2kg靜止在桌面上的B球發(fā)生碰撞，并測得碰撞后B球的速度為8m/s，A球的速度變?yōu)?.8m/s，方向與原來相同．依據(jù)這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)，小明對這次碰撞的規(guī)律做了如下幾種猜想：[猜想1]碰撞后B球獲得了速度，A球把速度傳遞給了B球．[猜想2]碰撞后B球獲得了動(dòng)能，A球把削減的動(dòng)能全部傳遞給了B球．你認(rèn)為以上的猜想成立嗎？若不成立，請你依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算說明，在這次的碰撞中，B球所增加的哪個(gè)物理量與A球所削減的這個(gè)物理量相等？答案：猜想不成立；這次的碰撞中，B球所增加的質(zhì)量與速度的乘積與A球所削減的質(zhì)量與速度的乘積相等．解析：∵ΔvA≠ΔvB，ΔEkA≠ΔEkB.∴猜想不成立．∵mAvA＝3kg·m/s，mAvA′＝1.4kg·m/s，mBvB′＝1.6kg·m/s，∴mAvA－mAvA′＝mBvB′.12．探究碰撞中不變量的試驗(yàn)可以在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行，這樣就可以大大減小阻力，使滑塊在碰撞前后的運(yùn)動(dòng)可以看成是勻速運(yùn)動(dòng)，使試驗(yàn)的牢靠性及精確度得以提高．在某次試驗(yàn)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(jī)每隔0.4s的時(shí)間拍攝一次照片，每次拍攝時(shí)閃光的持續(xù)時(shí)間很短，可以忽視，如圖所示，已知A、B之間的質(zhì)量關(guān)系是mB＝1.5mA，拍攝共進(jìn)行了4次，第一次是在兩滑塊相撞之前，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(shí)間內(nèi)是在10cm至105cm這段范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)(以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn))，試依據(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)依據(jù)閃光照片分析說明兩滑塊碰撞前后兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與速度的乘積之和是不是不變量？答案：(1)vA＝0、vB＝1.0m/s，vA′＝0.75m/s、vB′＝0.5m/s(2)是不變量解析：由題圖分析可知(1)碰撞后：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(vB′＝\f(ΔxB′,Δt)＝\f(0.2,0.4)m/s＝0.50m/s.,vA′＝\f(ΔxA′,Δt)＝\f(0.3,0.4)m/s＝0.75m/s.))從發(fā)生碰撞到其次次拍攝照片，A運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是t1＝eq\f(ΔxA″,vA′)＝eq\f(0.15,0.75)s＝0.2s，由此可知：從第一次拍攝照片到發(fā)生碰撞的時(shí)間為t2＝