16-1实验：探究碰撞中的不变量（习题） 5页

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2021-05-26 发布

16-1实验：探究碰撞中的不变量（习题）

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第 1 页共 5 页 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，为了顺利地完成实验，入射球质量为 m1，被碰球质量为 m2，二者关系应是( ) A．m1>m2 B．m1=m2 C． m1MB) (1)碰撞后 B 球的水平射程应为 cm (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答： (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 E．测量 G 点相对于水平槽面的高度 6．水平光滑桌面上有 A、B 两个小车，质量分别是 0．6k g 和 0．2kg．A 车的车尾拉着纸带，A 车以某一速度与静止的 B 车发生一维碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动．碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示．根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的? 第 3 页共 5 页 7．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(a)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人压缩空气，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(b)所示，这样就大大减小了因滑块和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向气垫导轨通人压缩空气； 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越过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滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑤把滑块 2 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取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如下图所示： ⑧测得滑块 1(包括撞针)的质量为 310g，滑块 2(包括橡皮泥)的质量为 205g；试完善实验步骤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；两滑块相互作用以后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纸带与打点计时器的限位空有摩擦。第 4 页共 5 页 8．A、B 两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短)。用闪光照相，闪光 4 次摄得的闪光照片如下图所示。已知闪光的时间间隔为Δt，而闪光本身持续时间极短，在这 4 次闪光的瞬间，A、B 两滑块均在 0-80cm 刻度范围内，且第一次闪光时，滑块 A 恰好通过 x=55cm 处，滑块 B 恰好通过 x=70cm 处，问： (1)碰撞发生在何处? (2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间? (3)设两滑块的质量之比为 mA：mB=2：3，试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相等? 第 5 页共 5 页参考答案： 1.D 2.C 3. [2gl(1-cosα)]1/2 [2gl(1-cosβ)]1/2 [2gl(1-cosα/)]1/2 、 [2gl(1-cosβ/)]1/2 4. [解析] (1)小车 A 碰前做匀速直线运动，打在纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前速度应选 BC 段；CD 段上所打的点由稀变密；可见在 CD 段 A、B 两小车相互碰撞．A、 B 撞后一起做匀速运动，所打出的点又应是间距均匀的．故应选 DE 段计算碰后速度． (2)碰前 mAvA 十 mBVB==0.420kg·m/s．碰后 mAvA/十 mBvB’=(mA 十 mB)v=0．417kg·m／s．其中，vA=BC/Δt=1．05m／s。 vA’=vB’= DE/Δt = 0．695m／s．通过计算可以发现，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)BC DE (2)0．420 0．417 [点评] 此题是根据 1998 年上海高考题改编的，原题为验证碰撞过程中动量守恒，这里结合所学内容将说法稍作变动．此题的关键是选择纸带上的有效段，”理解为杆么要选择这样的有效段(匀速运动，打点应均匀)． 5. [解析] (1)将 l0 个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后 B 球的水平射程约为 64．7cm． (2)从同一高度做平抛运动飞行的时间 t 相同，而水平方向为匀速运动，故水平位移 s=vt，所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移代替平抛初速度，亦即碰撞前后的速度，通过计算 mA·OP，与 mA·OM+mB·ON 是否相等，即可以说明两个物体碰撞前后各自的质量与其速度的乘积之和是否相等，故必须测量的是两球的质量和水平射程，即选项 A、 B、D 是必须进行的测量。 [答案] (1)64．7cm(64．2-65．2cm 均可)；(2)A、B、D [点评] 本题是 2000 年全国高考题，该题中利用平抛运动的规律，巧妙地提供了一种测量碰撞前后的速度的方法，既方便又实用。 6.答案：mv 7. 先接通打点计时器的电源，然后放开滑块 1 0.620 0.618 8.答案：（1）60cm（2）Δt/2（3）碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等.

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