2022年高中物理 16.1实验 探究碰撞中的不变量课时训练（含解析）新人教版选修3-5

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1、2022年高中物理 16.1实验 探究碰撞中的不变量课时训练（含解析）新人教版选修3-5 1.(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中,下列哪些因素可导致实验误差()A.导轨安放不水平 B.滑块上挡光板倾斜C.两滑块质量不相等 D.两滑块碰后连在一起【解析】选A、B。导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响,从而产生实验误差;挡板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移;实验中并不要求两滑块的质量相等;两滑块碰后连在一起只意味着碰撞过程能量损失最大,并不影响碰撞中的守恒量。综上所述,答案为A、B。2.(多选)(xx揭阳高二检测)若用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验,下列操作正确

2、的是()A.相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了改变两车的质量B.相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了碰撞后粘在一起C.先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车D.先释放拖动纸带的小车,再接通打点计时器的电源【解析】选B、C。相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动,这种情况能得到能量损失很大的碰撞;应当先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车,否则因运动距离较短,小车释放以后再打开电源不容易得到实验数据。故A、D错,B、C正确。3.(多选)某同学利用如图所示的装置探究碰撞过程中的不变量,下列说法正确的是()

3、A.悬挂两球的细绳长度要适当,可以不等长B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C.两小球必须都是刚性球,且质量相同D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动【解析】选B、D。两绳等长,能保证两球正碰以减小实验误差,A项错误;计算碰撞前速度时用到了mgh=mv2-0,即初速度为0,B项正确;本实验中对小球的性能无要求,C项错误;两球正碰后,运动情况有多种可能,D项正确。4.(xx宁波高二检测)某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验:在小车甲的前端粘有橡皮泥,推动小车甲使之做匀速直线运动。然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体,而后两车继续做匀速直线运动,他设计的具体装置

4、如图所示。在小车甲后连着纸带,打点计时器打点频率为50Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。(1)若已得到打点纸带如图所示,并测得各计数点间距并标在图上,A为运动起始的第一点,则应选段计算小车甲的碰前速度,应选段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)。(2)已测得小车甲的质量m甲=0.40kg,小车乙的质量m乙=0.20kg,由以上测量结果可得:碰前m甲v甲+m乙v乙=kgm/s;碰后m甲v甲+m乙v乙=kgm/s。(3)通过计算得出的结论是什么?【解析】(1)观察打点计时器打出的纸带,点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段,CD段点迹不均匀,故

5、CD应为碰撞阶段,甲、乙碰撞后一起匀速直线运动,打出间距均匀的点,故应选DE段计算碰后共同的速度。(2)v甲=1.05m/s,v=0.695m/sm甲v甲+m乙v乙=0.420kgm/s碰后m甲v甲+m乙v乙=(m甲+m乙)v=0.600.695kgm/s=0.417 kgm/s(3)在误差允许范围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。答案:(1)BCDE(2)0.4200.417(3)在误差允许范围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。5.(xx上饶高二检测)如图所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片,频闪的频率为10Hz。开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻

6、弹簧,滑块用绳子连接,绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动。已知滑块A、B的质量分别为200g、300g,根据照片记录的信息,A、B离开弹簧后,A滑块做运动,其速度大小为m/s,本实验中得到的结论是。【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,规定向右为正方向:mAvA+mBvB=0.2(-0.09)kgm/s+0.30.06kgm/s=0则由以上计算可知:mAvA+mBvB=mAvA+mBvB。答案:匀速0.09碰撞前后滑块A、B的质量与速度乘积之和为不变量6.某同学设计了一个用打点计时器研究“探究碰撞中的不变量”的实验:

7、在小车A的前端粘有橡皮泥,在小车A后连着纸带,推动小车A使之做匀速运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,他设计的具体装置如图甲所示。(1)长木板右端下面垫放一小木片的原因是_。(2)若已获得的打点纸带如图乙所示,A为运动的起点,各计数点间距分别记为AB、BC、CD和DE,用天平测得A、B两车的质量分别为mA、mB,则需验证的表达式为。【解析】(1)长木板右端下面垫放一小木片,目的是平衡摩擦力,使小车拖着纸带在木板上能做匀速运动。(2)从题图中可以看出,B到C的时间等于D到E的时间,所以可以用BC代表小车碰前的速度,用DE代表碰后的速度,应有mABC=(mA+mB)DE。答案:(1)平衡摩擦力(2)mABC=(mA+mB)DE