发布时间 : 星期三 文章2018-2019学年高二物理(人教版)选修3-5课时同步练习卷：16.1实验：探究碰撞中的不变量更新完毕开始阅读df282a5ceffdc8d376eeaeaad1f34693daef1027
16.1实验：探究碰撞中的不变量
1．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1＝15 g，原来静止的被碰小球m2＝10 g，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图所示，可知入射小球碰撞后的m1v1′是 ，入射小球碰撞前的m1v1是 ，被碰小球碰撞后的m2v2′是 ．由此得出结论 ．
2．用如图所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为9.0 mm，两滑块被弹簧(图中未画出)弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040 s，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060 s，左侧滑块质量为100 g，左侧滑块的m1v1＝
g·m/s，右侧滑块质量为150 g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2＝ g·m/s.
3．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块与导轨之间的摩擦而引起的误差．
(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹射装置；
⑤把滑块2(所用滑块1、2如图丙所示)放在气垫导轨的中间； ⑥先 ，然后 ，让滑块带动纸带一起运动； ⑦更换纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图丁所示；
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⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g； 试着完善实验步骤⑥的内容．
(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为 kg·m/s；两滑块相互作用后系统质量与速度的乘积之和为 kg·m/s.(保留三位有效数字) (3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是 . 答案 (1)接通打点计时器的电源 放开滑块1
(2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔间有摩擦
4．冲击摆是测量子弹速度的摆，如图所示，摆锤的质量很大，子弹从水平方向射入摆锤中，随摆锤一起摆动．已知冲击摆的摆长为l，摆锤的质量为M，实验中测量得摆锤摆动时摆线的最大摆角是θ，重力加速度为g.
(1)欲测得子弹的速度还需要测量的物理量是 ．
(2)计算子弹和摆锤的共同初速度v0＝ (用已知量的符号表示) 答案 (1)子弹的质量m (2)2gl?1－cos θ?
5．某同学利用两个半径相同的小球及斜槽“探究碰撞中的不变量”，把被碰小球M1置于斜槽末端处，如图所示．所测得数据如下表．
小球质量/g M1 20.9 M2 32.6 小球水平射程/cm OP 56.0 OM 12.5 ON 67.8 (1)若把平抛时间设为单位时间1 s，则碰前M2与其做平抛运动的水平初速度v2的乘积M2v2＝ kg·m/s.碰后各自质量与其做平抛运动的水平初速度的乘积之和M2v2′＋M1v1′＝ kg·m/s.(结果均保留3位有效数字) (2)实验结论是 ．
答案 (1)0.018 3 0.018 2 (2)在误差允许的范围内，碰撞前后两物体各自质量与其速度的乘积之和相等 8.(2017·启东中学高二下学期期中)如图所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图．
(1)因为下落高度相同的平抛小球(不计空气阻力)的飞行时间相同，所以我们在实验中可以用平抛运动的 来替代平抛运动的初速度．
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(2)本实验中，实验必须要求的条件是 ． A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端点的切线是水平的
C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放 D．入射球与被碰球满足ma＞mb，ra＝rb
(3)若mv为不变量，则实验中需验证的关系是 ． A．ma·ON＝ma·OP＋mb·OM B．ma·OP＝ma·ON＋mb·OM C．ma·OP＝ma·OM＋mb·ON D．ma·OM＝ma·OP＋mb·ON 答案 (1)水平位移 (2)BCD (3)C
6、.如图所示，某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，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直线运动，在小车A后面连有一条纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板一端下面垫着的小木片用来平衡摩擦力．
(1)如图所示为打点计时器所得纸带，测得各计数点间的距离并已标在图上，A点为运动起始的第一点．则应选 段来计算小车A碰撞前的速度，应选 段来计算A和B碰撞后的共同速度．
(2)已测得小车A的质量为m1＝0.40 kg，小车B的质量为m2＝0.20 kg，由以上的测量结果可得：碰撞前两车质量与速度乘积之和为 kg·m/s；碰撞后两车质量与速度乘积之和为 kg·m/s.
(3)结论： . 11.如图所示的装置中，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上．O点到A球球心的距离为L.使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α，释放A球，当A球摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持α角度不变，多次重复实验，白纸上记录到多个B球的落点，重力加速度为g.
(1)图中x应是B球初始位置到 的水平距离．
(2)为了探究碰撞中的守恒量，应测得的物理量有 ．
(3)用测得的物理量表示(vA为A球与B球刚要相碰前A球的速度，vA′为A球与B球刚相碰后A球的速度，vB′为A
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球与B球刚相碰后B球的速度)： mAvA＝ ； mAvA′＝ ； mBvB′＝ . 答案 (1)B球平均落点 (2)mA、mB、α、β、L、H、x (3)mA2gL?1－cos α? mA2gL?1－cos β? mBx
g 2H
7.某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验．气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．
(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③接通光电计时器；
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间； ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧(未画出)的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；
⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间，滑块1通过光电门1的挡光时间为Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间为Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间为Δt3＝8.35 ms；
⑧测出挡光片的宽度为d＝5 mm，测得滑块1的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g； (2)数据处理与实验结论： ①实验中气垫导轨的作用是：
A． ； B． .
②碰撞前滑块1的速度v1为 m/s；碰撞后滑块1的速度v2为 m/s；碰撞后滑块2的速度v3为 m/s.(结果保留两位有效数字)
③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？(回答2个不变量)． a． ； b． .
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