高三物理二輪練習(xí)精品練習(xí)：15.2實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量

1、2019 高三物理二輪練習(xí)精品練習(xí)：15.2 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量1、氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)能夠通過(guò)噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消除掉摩擦力的影響，因此成為重要的實(shí)驗(yàn)器材，氣墊導(dǎo)軌和光電門、數(shù)字毫秒計(jì)配合使用能完成許多實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材：( 名稱、圖像、編號(hào)如下圖)利用以上實(shí)驗(yàn)器材還可以完成 “驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律” 的實(shí)驗(yàn)、為完成此實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)原理設(shè)定為 m1v0( m1m2) v(1) 針對(duì)此原理，我們應(yīng)選擇的器材編號(hào)為： _；(2) 在我們所選的器材中： _器材對(duì)應(yīng)原理中的 m1( 填寫(xiě)器材編號(hào) ) 、答案 abcb2、在用如下圖的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，入射球a 的質(zhì)量為

2、 m1，被碰球 b 的質(zhì)量為 m2，小球的半徑為 r ，各小球的落地點(diǎn)如下圖，以下關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 ()a、入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相等的小球b、讓入射球與被碰球連續(xù) 10 次相碰，每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下c、要驗(yàn)證的表達(dá)式是m1 onm1 om m2 opd、要驗(yàn)證的表達(dá)式是m1 opm1 om m2 one、要驗(yàn)證的表達(dá)式是m1( op2r ) m1( om2r ) m2 on解析在此裝置中， 應(yīng)使入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量， 防止反彈或靜止，故 a 錯(cuò)；入射球每次滾下必須從斜槽的同一位置， 保證每次碰撞都具有相同的初動(dòng)量， 故 b 錯(cuò)；兩球做平

3、拋運(yùn)動(dòng)時(shí)都具有相同的起點(diǎn)，故應(yīng)驗(yàn)證的關(guān)系式為m1 opm1 omm2 on，d對(duì)，c、e 錯(cuò)、答案 d3、某同學(xué)用圖所示裝置通過(guò)半徑相同的a、b 兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證 mv的矢量和在碰撞中是守恒的、圖中 pq是斜槽， qr為水平槽、實(shí)驗(yàn)時(shí)先使 a 球從斜槽上某一固定位置 g由靜止開(kāi)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(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由靜止開(kāi)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(diǎn)痕跡、重復(fù)這種操作 10 次、圖中 o點(diǎn)是水平槽末端 r 在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)， b

4、 球落點(diǎn)痕跡如圖所示， 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、(1) 碰撞后 b 球的水平射程應(yīng)取為 _cm.(2) 在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(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、b 球落點(diǎn)位置到 o點(diǎn)的距離c、測(cè)量 a 球和 b 球的質(zhì)量 ( 或兩球質(zhì)量之比 )d、測(cè)量 g點(diǎn)相對(duì)水平槽面的高度解析此題考查到實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)的讀取、(1) 用圓規(guī)畫(huà)最小的圓把 10 個(gè)落點(diǎn)圈在里面，圓心位置是小球落點(diǎn)平均位置、(2)a 、b 選項(xiàng)測(cè)量了兩球平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程，有了

5、水平射程才能表示兩球在碰撞前后的速率， 而質(zhì)量是必須測(cè)量的， 所以必須測(cè)量的是 a、b、c.答案 (1)64.7(64.265.2 均可 )(2)abc4、如下圖，在實(shí)驗(yàn)室用兩端帶有豎直擋板 c和 d的氣墊導(dǎo)軌和有固定擋板的質(zhì)量都是 m的滑塊 a 和 b 做“探究碰撞中的不變量” 的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：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 的固定擋板間放入一彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)； 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，在a和b與擋板c和 d碰撞同時(shí)，電子計(jì)時(shí)器自動(dòng)停

6、表，記下a 至 c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t 1，b至 d的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t 2；重復(fù)幾次取 t 1 和 t 2 的平均值、(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) 只要關(guān)系式 _成立，即可得出碰撞中不變的量是 mv的矢量和、答案 (1) 使氣墊導(dǎo)軌水平(2) 滑塊 a 的左端到擋板 c的距離 x1 和滑塊 b 的右端到擋板 d的距離 x2x1x2(3)( mm)t1m2t5、氣墊導(dǎo)軌 ( 如上圖 ) 工作時(shí)，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層， 使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸， 大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力、 為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上

7、放置兩個(gè)質(zhì)量均為 a 的滑塊，每個(gè)滑塊的一端分別與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連， 兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率均為 b. 氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)、圖為某次實(shí)驗(yàn)打出的點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長(zhǎng)度 s1、s2 和 s3. 假設(shè)題中各物理量的單位均為國(guó)際單位， 那么，碰撞前兩滑塊的動(dòng)量大小分別為 _、_，兩滑塊的總動(dòng)量大小為 _；碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為_(kāi)、重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)， 多做幾次、假設(shè)碰撞前、后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，那么動(dòng)量守恒定律得到

8、驗(yàn)證、1、s 、s5解析打點(diǎn)周期 tb，s均用時(shí) b. 碰前其中一滑塊的動(dòng)量123s11bs11a 5 .p mvmts3bs3碰前另一滑塊的動(dòng)量 p2mv2mt a 5 ，故碰前總動(dòng)量 pp1p20.2a b( s1s3) ，同理碰后總動(dòng)量s2p 2mt 0.4abs2.答案 0.2a bs10.2 abs3 0.2 ab( s1s3)0.4 abs26、某同學(xué)利用如下圖的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律、圖中兩擺擺長(zhǎng)相同，懸掛于同一高度， a、b 兩擺球均很小，質(zhì)量之比為 1：2. 當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)， 其側(cè)面剛好接觸、 向右上方拉動(dòng) b 球使其擺線伸直并與豎直方向成 45角，然后將其由靜止釋放、結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動(dòng)， 且最大擺角為 30. 假設(shè)本實(shí)驗(yàn)允許的最大誤差為 4%，此實(shí)驗(yàn)是否成功地驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律？解析設(shè)擺球 a、b 的質(zhì)量分別為 ma、mb，擺長(zhǎng)為 l ，b 球的初始高度為 h1；碰撞前 b 球的速度為 vb. 在不考慮擺線質(zhì)量的情況下，根據(jù)題意及機(jī)械能守恒定律得h1 l (1 cos45) 122mbvbmbgh1設(shè)碰撞前、后兩擺球的總動(dòng)量的大小分別為p1、 p2，有p1 mbvb聯(lián)立式得p1 mb 2