《(浙江專(zhuān)版)2019年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十九)實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量(含解析)新人教版選修3-5》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《(浙江專(zhuān)版)2019年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十九)實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量(含解析)新人教版選修3-5(4頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、實(shí)驗(yàn):探究碰撞中的不變量
一、選擇題
1.在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)首先應(yīng)該做的是( )
A.給氣墊導(dǎo)軌通氣
B.把光電計(jì)時(shí)器進(jìn)行歸零處理
C.把滑塊放在導(dǎo)軌上
D.檢查擋光片通過(guò)光電門(mén)時(shí)是否能夠擋光計(jì)時(shí)
解析:選A 為保護(hù)氣墊導(dǎo)軌,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該先給它通氣,后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。選項(xiàng)A正確。
2.在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時(shí),用到的測(cè)量工具有( )
A.停表、天平、刻度尺
B.彈簧測(cè)力計(jì)、停表、天平
C.天平、刻度尺、光電計(jì)時(shí)器
D.停表、刻度尺、光電計(jì)時(shí)器
解析:選C 用天平測(cè)滑塊質(zhì)量,用刻度尺測(cè)擋光片的寬度。運(yùn)動(dòng)時(shí)間是指擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間,由光電計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí),因此
2、不需要停表。C正確。
3.(多選)在做探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)所必需的條件是( )
A.斜槽軌道必須是光滑的
B.斜槽軌道末端的切線(xiàn)是水平的
C.入射球每一次都要從同一高度由靜止?jié)L下
D.碰撞的瞬間,入射球和被碰球的球心連線(xiàn)與軌道末端的切線(xiàn)平行
解析:選BCD 探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn),要求入射小球每次到槽口時(shí),具有相同的速度,所以應(yīng)從槽上同一位置滾下,但斜槽不需要光滑,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;由于碰撞前、后要求小球均做平拋運(yùn)動(dòng),且拋物線(xiàn)在同一平面,選項(xiàng)B、D正確。
4.(多選)在做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時(shí),必須測(cè)量的物理量是( )
A.入射小球和被碰小球的質(zhì)量
3、B.入射小球和被碰小球的半徑
C.入射小球從靜止釋放時(shí)的起始高度
D.斜槽軌道的末端到地面的高度
E.不放被碰小球時(shí),入射小球飛出的水平射程
F.入射小球和被碰小球碰撞后飛出的水平射程
解析:選AEF 從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng),飛行時(shí)間t相同,所以需要測(cè)出的量有:未碰時(shí)入射小球的水平射程,碰后入射小球的水平射程,被碰小球的水平射程,入射小球、被碰小球的質(zhì)量。
二、非選擇題
5.如圖(a)所示,在水平光滑軌道上停放著甲、乙兩輛實(shí)驗(yàn)小車(chē),甲車(chē)上系有一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,當(dāng)甲車(chē)獲得水平向右的速度時(shí),隨即啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。甲車(chē)運(yùn)動(dòng)一段距離后,與靜止的乙車(chē)發(fā)生正碰并粘在一起運(yùn)動(dòng),紙帶記錄下碰撞
4、前甲車(chē)和碰撞后兩車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況,如圖(b)所示,電源頻率為50 Hz,則碰撞前甲車(chē)速度大小為_(kāi)_______ m/s,碰撞后兩車(chē)的共同速度大小為_(kāi)_______ m/s。
解析:由題圖(b)可知,碰撞前Δx=1.2 cm,碰撞后Δx′=0.8 cm,T=0.02 s,由公式v=得v==0.6 m/s,v′==0.4 m/s。
答案:0.6 0.4
6.如圖所示,在實(shí)驗(yàn)室用兩端帶豎直擋板C、D的氣墊導(dǎo)軌和帶固定擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A、B,做探究碰撞中不變量的實(shí)驗(yàn):
(1)把兩滑塊A和B緊貼在一起,在A上放質(zhì)量為m的砝碼,置于導(dǎo)軌上,用電動(dòng)卡銷(xiāo)卡住A和B,在A和B的固定擋板間放一彈
5、簧,使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)。
(2)按下電鈕使電動(dòng)卡銷(xiāo)放開(kāi),同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)記錄兩滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間的電子計(jì)時(shí)器,當(dāng)A和B與擋板C和D碰撞同時(shí),電子計(jì)時(shí)器自動(dòng)停表,記下A運(yùn)動(dòng)至C的時(shí)間t1,B運(yùn)動(dòng)至D的時(shí)間t2。
(3)重復(fù)幾次取t1、t2的平均值。
請(qǐng)回答以下幾個(gè)問(wèn)題:
①在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注意_________________________________________________;
②應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)還有_________________________________________________;
③作用前A、B兩滑塊的速度與質(zhì)量乘積之和為_(kāi)_____,作用后A、B兩
6、滑塊的速度與質(zhì)量乘積之和為_(kāi)__________。
解析:①為了保證滑塊A、B作用后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),必須使氣墊導(dǎo)軌水平,需要用水平儀加以調(diào)試。
②要求出A、B兩滑塊在卡銷(xiāo)放開(kāi)后的速度,需測(cè)出A至C的時(shí)間t1和B至D的時(shí)間t2,并且要測(cè)量出兩滑塊到擋板的運(yùn)動(dòng)距離L1和L2,再由公式v=求出其速度。
③設(shè)向左為正方向,根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)求得兩滑塊的速度分別為vA=,vB=-。碰前兩滑塊靜止,v=0,速度與質(zhì)量乘積之和為0;碰后兩滑塊的速度與質(zhì)量乘積之和為(M+m)-M。
答案:①用水平儀測(cè)量并調(diào)試使得導(dǎo)軌水平
②A至C的距離L1、B至D的距離L2
③0 (M+m)-M
7.某同學(xué)把兩塊大小
7、不同的物體用細(xì)線(xiàn)連接,中間夾一被壓縮的彈簧,如圖所示,將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上,燒斷細(xì)線(xiàn),觀(guān)察物體的運(yùn)動(dòng)情況,進(jìn)行必要的測(cè)量,驗(yàn)證物體間相互作用時(shí)的守恒量。
(1)該同學(xué)還必須有的器材是________、________。
(2)需要直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是__________________________________。
(3)用所得數(shù)據(jù)驗(yàn)證守恒量的關(guān)系式為_(kāi)________________________________________。
解析:兩物體彈開(kāi)后各自做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知兩物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等。所需驗(yàn)證的表達(dá)式為m1v1=m2v2,兩側(cè)都乘以時(shí)間t,有
8、m1v1t=m2v2t,即m1s1=m2s2。
答案:(1)刻度尺 天平 (2)兩物體的質(zhì)量m1、m2 兩物體落地點(diǎn)分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離s1、s2
(3)m1s1=m2s2
8.在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時(shí),左側(cè)滑塊質(zhì)量m1=170 g,右側(cè)滑塊質(zhì)量m2=110 g,擋光片寬度為s=3.00 cm,兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片,并用細(xì)線(xiàn)連在一起,如圖所示。
開(kāi)始時(shí)兩滑塊靜止,燒斷細(xì)線(xiàn)后,兩滑塊分別向左、右方向運(yùn)動(dòng)。擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間分別為Δt1=0.32 s,Δt2=0.21 s,則兩滑塊的速度分別為v1′=________m/s,v2′=______m/s。
9、燒斷細(xì)線(xiàn)前m1v1+m2v2=______ kg·m/s,燒斷細(xì)線(xiàn)后m1v1′+m2v2′=________kg·m/s??傻玫降慕Y(jié)論是_______________________________________________。
解析:取向左方向?yàn)檎瑑苫瑝K速度
v1′=≈0.094 m/s,
v2′=-≈-0.143 m/s。
燒斷細(xì)線(xiàn)前兩滑塊靜止,所以:m1v1+m2v2=0
燒斷細(xì)線(xiàn)后m1v1′+m2v2′=(0.170×0.094-0.110×0.143) kg·m/s=2.5×10-4 kg·m/s,在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi),m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
答案:0.094?。?.143 0 2.5×10-4 在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi),兩滑塊質(zhì)量與各自速度的乘積矢量和為不變量
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