2024高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律課時(shí)作業(yè)一含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE4課時(shí)作業(yè)(一)eq\a\vs4\al([全員參加·基礎(chǔ)練])1．(多選)在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量的試驗(yàn)中，哪些因素可導(dǎo)致試驗(yàn)誤差()A．導(dǎo)軌不水平B．小車(chē)上擋光板傾斜C．兩小車(chē)質(zhì)量不相等D．兩小車(chē)碰后連在一起【解析】A項(xiàng)中導(dǎo)軌不水平，小車(chē)速度將受重力影響．B項(xiàng)中擋光板傾斜導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車(chē)通過(guò)的位移，導(dǎo)致速度計(jì)算出現(xiàn)誤差．【答案】AB2．(多選)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“探究碰撞中的不變量”的試驗(yàn)，下列操作正確的是()A．相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了變更兩車(chē)的質(zhì)量B．相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起C．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)D．先釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源【解析】相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后兩車(chē)能粘在一起共同運(yùn)動(dòng)，這種狀況能得到能量損失很大的碰撞，選項(xiàng)A錯(cuò)，B正確；應(yīng)當(dāng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)，否則因運(yùn)動(dòng)距離較短，小車(chē)釋放以后再打開(kāi)電源不簡(jiǎn)單得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)．【答案】BC3．如圖(a)所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛試驗(yàn)小車(chē)，甲車(chē)上系有一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，當(dāng)甲車(chē)獲得水平向右的速度時(shí)，隨即啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．甲車(chē)運(yùn)動(dòng)一段距離后，與靜止的乙車(chē)發(fā)生正碰并粘在一起運(yùn)動(dòng)，紙帶記錄下碰撞前甲車(chē)和碰撞后兩車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀況，如圖(b)所示，電源頻率為50Hz，則碰撞前甲車(chē)速度大小為_(kāi)_____m/s，碰撞后兩車(chē)的共同速度大小為_(kāi)_______m/s.(a)(b)圖16-1-8【解析】碰撞前Δx＝1.2cm，碰撞后Δx′＝0.8T＝0.02s，由v＝eq\f(x,t)計(jì)算．【答案】0.60.44．如圖16-1-9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(guò)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，滑塊用細(xì)繩連接，細(xì)繩燒斷后，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，細(xì)繩燒斷后，A滑塊做________運(yùn)動(dòng)，其速度大小為_(kāi)_______圖16-1-9【解析】由題圖可知，細(xì)繩燒斷后，A、B均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，起先時(shí)：vA＝0，vB＝0，A、B被彈開(kāi)后，vA′＝0.09m/s，vB′＝0.06mmAvA′＝0.2×0.09kg·m/s＝0.018kgmBvB′＝0.3×0.06kg·m/s＝0.018kg由此可得：mAvA′＝mBvB′，即0＝mBvB′－mAvA′結(jié)論：兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用前后質(zhì)量與速度乘積的矢量和守恒．【答案】勻速直線0.09兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用前后質(zhì)量與速度乘積的矢量和守恒5．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究碰撞中的不變量”的試驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，在小車(chē)A后連著紙帶，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，接著做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的詳細(xì)裝置如圖甲所示．甲乙圖16-1-10(1)長(zhǎng)木板右端下面墊放一小木片的目的是_________________________________________________.(2)若已獲得的打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距分別記為AB、BC、CD和DE，用天平測(cè)得A、B兩車(chē)的質(zhì)量分別為mA、mB，則需驗(yàn)證的表達(dá)式為_(kāi)_______________________________________.【解析】(1)長(zhǎng)木板右端下面墊放一小木片，目的是平衡摩擦力，使小車(chē)拖著紙帶在木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)．(2)從題圖中可以看出，B到C的時(shí)間等于D到E的時(shí)間，所以可以用BC代表小車(chē)碰前的速度，用DE代表碰后的速度，應(yīng)有mA·BC＝(mA＋mB)·DE.【答案】(1)平衡摩擦力(2)mA·BC＝(mA＋mB)·DE6.圖16-1-11某同學(xué)用如圖16-1-11所示的裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球(mA>mB)的碰撞來(lái)探究碰撞中的不變量，圖實(shí)－2中PQ是斜槽，QR為水平槽．試驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止起先滾下，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(gè)落點(diǎn)痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止起先滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡．重復(fù)這種操作10次．圖16-1-11中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的豎直投影點(diǎn)．B球落點(diǎn)痕跡如圖16-1-12所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊．圖16-1-12(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_(kāi)_______cm；(2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次試驗(yàn)必需進(jìn)行的測(cè)量？________(填選項(xiàng)號(hào))A．水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B．A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C．測(cè)量A球或B球的直徑D．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E．測(cè)量水平槽面相對(duì)于O點(diǎn)的高度(3)試驗(yàn)中，關(guān)于入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的凹凸對(duì)試驗(yàn)影響的說(shuō)法中正確的是()A．釋放點(diǎn)越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小B．釋放點(diǎn)越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小，兩球速度的測(cè)量越精確C．釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動(dòng)量之差越小，誤差越小D．釋放點(diǎn)越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道?duì)被碰小球的阻力越小【解析】(1)如題圖所示，用完可能小的圓把小球落點(diǎn)圈在里面，由此可見(jiàn)圓心的位置是65.7cm(2)小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)飛行時(shí)間相同，所以可以用水平位移的大小關(guān)系表示速度的大小關(guān)系．試驗(yàn)中要測(cè)量的數(shù)據(jù)有：兩小球的質(zhì)量m1、m2，三個(gè)落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x1、x2、x3所以應(yīng)選A、B、D.(3)入射小球的釋放點(diǎn)越高，入射小球碰前速度越大，相碰時(shí)內(nèi)力越大，阻力影響越小，有利于減小誤差，故C正確．【答案】(1)65.7(2)ABD(3)C7．(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)現(xiàn)利用圖(a)所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．在圖(a)中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計(jì)時(shí)器(未完全畫(huà)出)可以記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間．(a)圖16-1-13試驗(yàn)測(cè)得滑塊A的質(zhì)量m1＝0.310kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.108kg，遮光片的寬度d＝1.00cm將光電門(mén)固定在滑塊B的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰．碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示．(b)圖16-1-13若試驗(yàn)允許的相對(duì)誤差肯定值(eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(碰撞前后總動(dòng)量之差,碰前總動(dòng)量)))×100%)最大為5%，本試驗(yàn)是否在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律？寫(xiě)出運(yùn)算過(guò)程．【解析】紙帶上打出的相鄰點(diǎn)的時(shí)間間隔Δt＝eq\f(1,f)＝0.02s依據(jù)v＝eq\f(Δx,Δt)可計(jì)算出滑塊A碰撞前后的速度v0＝2.00m/s，v1＝0.970滑塊A、B碰撞后滑塊B的速度v2＝eq\f(d,ΔtB)＝2.86m/s兩滑塊碰撞前后的總動(dòng)量