2020高中物理 第1章 動(dòng)量守恒定律 第1節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量課堂練習(xí)（含解析）-5

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE6-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精實(shí)驗(yàn):探究碰撞中的不變量1．(2019·山東省高密一中高二下學(xué)期檢測(cè)）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、圖象、編號(hào)如圖所示）利用以上實(shí)驗(yàn)器材還可以完成“探究一維碰撞中的守恒量"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＝（m1＋m2)v（1）針對(duì)此原理，我們應(yīng)選擇的器材編號(hào)為：__ABC__。(2)在我們所選的器材中:__B__器材對(duì)應(yīng)原理中的m1（填寫器材編號(hào))。解析：該實(shí)驗(yàn)的原理為m1v0＝(m1＋m2）v，兩個(gè)物體最終粘在一起，一起運(yùn)動(dòng)，通過(guò)光電門可以測(cè)量速度的大小，所以應(yīng)選擇的器材為A、B、C.因?yàn)閙1應(yīng)該是先運(yùn)動(dòng)的滑塊，不是靜止的滑塊，所以對(duì)應(yīng)的器材是B.2．(2018·山東省昌樂二中高二下學(xué)期檢測(cè)）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實(shí)驗(yàn)：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑的長(zhǎng)木板的一端,把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車A的后面。讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，如圖1,碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥把兩小車粘合成一體。他在安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，先接通電源然后輕推小車A，使A獲得一定的速度，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，已知電源頻率為50Hz。（1)實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶如圖2所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，則應(yīng)選__BC__段計(jì)算A的碰前速度;應(yīng)選__DE__段計(jì)算A和B碰后的共同速度(選填：“BC"、“CD”或“DE”）。（2）已測(cè)得小車A的質(zhì)量m1＝0.20kg，小車B的質(zhì)量m2＝0.10kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰前m1v1＝__0.21__kg·m/s；碰后（m1＋m2)v2＝__0。20__kg·m/s.（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3）由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知在誤差允許的范圍內(nèi)，AB碰撞過(guò)程中__質(zhì)量m與速度v的乘積之和__不變。解析：(1)A與B碰后粘在一起,速度減小，相等時(shí)間內(nèi)的間隔減小，可知通過(guò)BC段來(lái)計(jì)算A的碰前速度,通過(guò)DE段計(jì)算A和B碰后的共同速度。(2)A碰前的速度：v1＝eq\f(\x\to（BC）,t)＝eq\f（0.105,0.1）m/s＝1。05m/s碰后共同速度:v2＝eq\f（\x\to（DE），t)＝eq\f(0.068,0。1）m/s＝0.68m/s碰前:m1v1＝0.2×1.05kg·m/s＝0。21kg·m/s碰后：(m1＋m2）v2＝0.3×0.68kg·m/s＝0.20kg·m/s可知在誤差允許范圍內(nèi)，AB碰撞過(guò)程中，質(zhì)量m與速度v的乘積之和保持不變.3．（2019·湖南省長(zhǎng)沙市高二下學(xué)期檢測(cè)）用如圖所示裝置來(lái)進(jìn)行探究碰撞的不變量的實(shí)驗(yàn),質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H;質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線拴好懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)細(xì)線被拉直時(shí)O點(diǎn)到球心的距離為L(zhǎng),且細(xì)線與豎直線之間夾角為α。球A由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與球B發(fā)生正碰,碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針C推移到與豎直線夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪有一張覆蓋有復(fù)寫紙的白紙D，用來(lái)記錄球B的落點(diǎn)。保持α角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄到多個(gè)B球的落地點(diǎn).（1)圖中s應(yīng)是B球初始位置到__B球落地點(diǎn)__的水平距離.(2)為了探究碰撞中的守恒量,應(yīng)測(cè)得mA、mB、L、α、β、H、s等物理量。（3)用測(cè)得的物理量表示：mAvA＝__mAeq\r(2gL1－cosα)__;mAv′A＝__mAeq\r(2gL1－cosβ）__;mBv′B＝__mB·seq\r（\f（g，2H）)__。解析:本題需要求解出A、B碰撞前、后的速度.B碰撞前靜止,碰后做平拋運(yùn)動(dòng)，要求其平拋運(yùn)動(dòng)的初速度則需了解B碰后的水平位移，則s為B球的初始位置到落地點(diǎn)的水平距離，由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可得B碰后的速度為v′B＝eq\f(s,t）＝eq\f（s，\r(\f(2H,g）））.由機(jī)械能守恒定律可得A碰前的速度為vA＝eq\r（2gL1－cosα）,同理可得A碰后的速度為v′A＝eq\r(2gL1－cosβ)。顯然需要測(cè)得的物理量有：mA、mB、L、α、β、H、s。4．(2019·福建省“永安一中、德化一中、漳平一中”三校協(xié)作高二下學(xué)期聯(lián)考）某同學(xué)在做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，所用裝置如圖所示。（1)下面是本實(shí)驗(yàn)部分測(cè)量?jī)x器或工具，需要的是__BC__.A．秒表 B．天平C．刻度尺 D．彈簧秤（2）為了完成本實(shí)驗(yàn),下列必須要求的實(shí)驗(yàn)條件是__AC__。A．斜槽軌道末端的切線必須水平B．入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等C．入射球和被碰球大小必須相同D．入射球每次不必從軌道的同一位置由靜止?jié)L下(3）某次實(shí)驗(yàn)中得出的落點(diǎn)情況如圖所示,假設(shè)碰撞過(guò)程中質(zhì)量與速度的乘積mv守恒，則入射小球質(zhì)量m1和被碰小球質(zhì)量m2之比為__4∶1__。解析：(1）本實(shí)驗(yàn)需要天平稱量物體的質(zhì)量，需要刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度,故選BC。（2）要保證碰撞后兩個(gè)球做平拋運(yùn)動(dòng),故斜槽軌道末端的切線必須水平，故A正確;入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m1＞m2，防止碰后m1被反彈,故B錯(cuò)誤；為保證兩球正碰，則兩球大小必須相等,選項(xiàng)C正確;為保證碰撞的初速度相同，入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下，故D錯(cuò)