2019高中物理第十六章动量守恒定律课时作业（一）（含解析）新人教版 4页

课时作业(一)1．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中，哪些因素可导致实验误差(　　)A．导轨不水平B．小车上挡光板倾斜C．两小车质量不相等D．两小车碰后连在一起【解析】　A项中导轨不水平，小车速度将受重力影响．B项中挡光板倾斜导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差．【答案】　AB2．(多选)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】　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，选项A错，B正确；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，故选项C正确，D错．【答案】　BC3．如图(a)所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器．甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图(b)所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为______m/s，碰撞后两车的共同速度大小为________m/s.(a)(b)图1618【解析】　碰撞前Δx＝1.2cm，碰撞后Δx′＝0.8cm，T＝0.02s，由v＝计算．【答案】　0.6　0.44．如图1619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弹簧，滑块用细绳连接，细绳烧断后，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，n根据照片记录的信息，细绳烧断后，A滑块做________运动，其速度大小为________m/s，本实验得出的结论是____________________________________________________________________．图1619【解析】　由题图可知，细绳烧断后，A、B均做匀速直线运动，开始时：vA＝0，vB＝0，A、B被弹开后，vA′＝0.09m/s，vB′＝0.06m/s，mAvA′＝0.2×0.09kg·m/s＝0.018kg·m/smBvB′＝0.3×0.06kg·m/s＝0.018kg·m/s由此可得：mAvA′＝mBvB′，即0＝mBvB′－mAvA′结论：两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒．【答案】　匀速直线　0.09　两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒5．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，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．甲乙图16110(1)长木板右端下面垫放一小木片的目的是_________________________________________________.(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mA·BC＝(mA＋mB)·DE.【答案】　(1)平衡摩擦力(2)mA·BC＝(mA＋mB)·DE6.n图16111某同学用如图16111所示的装置通过半径相同的A、B两球(mA>mB)的碰撞来探究碰撞中的不变量，图实－2中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图16111中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点．B球落点痕迹如图16112所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．图16112(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm；(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？________(填选项号)A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C．测量A球或B球的直径D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比)E．测量水平槽面相对于O点的高度(3)实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是(　　)A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小【解析】　(1)如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7cm.(2)小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系．实验中要测量的数据有：两小球的质量m1、m2，三个落点到O点的距离x1、x2、x3所以应选A、B、D.(3)入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影响越小，有利于减小误差，故C正确．【答案】　(1)65.7　(2)ABD　(3)C7．(2014·新课标全国卷Ⅱ)现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律．在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间．n(a)图16113实验测得滑块A的质量m1＝0.310kg，滑块B的质量m2＝0.108kg，遮光片的宽度d＝1.00cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰．碰后光电计时器显示的时间为ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示．(b)图16113若实验允许的相对误差绝对值(×100%)最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程．【解析】　纸带上打出的相邻点的时间间隔Δt＝＝0.02s根据v＝可计算出滑块A碰撞前后的速度v0＝2.00m/s，v1＝0.970m/s滑块A、B碰撞后滑块B的速度v2＝＝2.86m/s两滑块碰撞前后的总动量p＝m1v0＝0.310×2.00kg·m/s＝0.620kg·m/sp′＝m1v1＋m2v2＝0.610kg·m/s两滑块碰撞前后总动量相对误差绝对值为δ＝×100%＝1.6%＜5%因此，本实验在误差允许范围内验证了动量守恒定律．【答案】　见解析