高中物理选修3-5 课时训练1 实验探究碰撞中的不变量.doc
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1、课时训练课时训练 1 实验实验:探究碰撞探究碰撞 中的不变量中的不变量一、非标准一、非标准 1.如图所示,球 m1从斜槽某一高度由静止滚下,落到水平面上的 P 点。今在槽口末端放一与 m1半径相同 的球 m2,仍让球 m1从斜槽滚下,并与球 m2正碰后使两球落地,球 m1和 m2的落地点分别是 M、N。已知槽 口末端在白纸上的投影位置为 O 点。则实验必须满足的条件是( )A.轨道末端的切线必须是水平的 B.斜槽轨道必须光滑 C.m1=m2 D.m1m2 答案:A 解析:轨道末端水平可以保证小球做平抛运动,故 A 项正确。斜槽是否光滑对实验几乎无影响,但质量 m1 应大于 m2,否则入射球会反
2、弹,从而引起较大的误差,故 B、C、D 项错误。 2.(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偏大( )A.导轨安放不水平 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 答案:AB 解析:导轨不水平,小车速度将会受重力影响;挡光板倾斜会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。 3.“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,可知入射小球碰撞前的 m1v1是 ,入射小球碰撞后的 m1v1是 ,被碰小球碰撞后的 m2v2
3、是 。由此得出结论 。 答案:0.015 kgm/s 0.007 5 kgm/s 0.007 5 kgm/s 碰撞中 mv 的矢量和是守恒量 解析:由 x t 图象可知,入射小球的速度 v1=1 m/s,碰后速度变为 v1=0. 5 m/s,被碰小球的速度变为 v2=0.75 m/s,故 m1v1=0.015 kgm/s,m1v1=0.007 5kgm/s, m2v2=0.007 5 kgm/s, 可知,m1v1=m1v1+m2v2,即碰撞前后 mv 的矢量和守恒。 4.在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时,左侧滑块质量 m1=170 g,右侧滑块质量 m2=110 g,挡光 片宽度为
4、3.00 cm,两滑块之间有一压缩的弹簧片,并用细线连在一起,如图所示。开始时两滑块静止,烧断 细线后,两滑块分别向左、右方向运动。左、右挡光片通过光电门的时间分别为 t1=0.32 s、t2=0.21 s。取向左为正方向,则两滑块的速度分别为 v1= m/s,v2= m/s。烧断细线前 m1v1+m2v2= kgm/s,烧断细线后 m1v1+m2v2= kgm/s。可得到的结论是 。 答案:0.094 -0.143 0 2.510-4 kgm/s 在实验允许的误差范围内,两滑块质量与各自速度的乘积之和 为不变量 解析:取向左方向为正方向,两滑块速度 v1= m/s0.094 m/s,v2=
5、m/s-0.143 m/s。烧断细线前 m1v1+m2v2=0 烧断细线后 m1v1+m2v2=(0.1700.094-0.1100.143) kgm/s2.510-3 kgm/s,在实验允许的误差范围 内,m1v1+m2v2=m1v1+m2v2。 5.在“探究碰撞中的不变量”的实验中,也可以探究 mv2这个量(对应于动能)的变化情况。(1)若采用弓形弹片弹开静止的两滑块的方案如图甲所示,弹开后的 mv2的总量 (选填“大于”“小 于”或“等于”)弹开前 mv2的总量,这是因为 。 (2)若采用乙图的方案,碰撞前 mv2的总量 (选填“大于”“小于”或“等于”)碰后 mv2的总量。说明 该碰撞
6、中,存在 损失。 答案:(1)大于 弓形弹片将弹性势能转化为两滑块的动能 (2)大于 机械能(或动能) 6.如图甲所示,在水平光滑轨道上停着 A、B 两辆实验小车,A 车上系有一穿过打点计时器的纸带。当 A 车获得水平向右的速度时,随即启动打点计时器,A 车运动一段距离后,与静止的 B 车发生正碰并连在一起 运动。纸带记录下碰撞前 A 车和碰撞后两车的运动情况,如图乙所示。打点计时器电源频率为 50 Hz,则 碰撞前 A 车速度大小为 m/s,碰撞后的共同速度大小为 m/s。如果已知碰撞过程中 mv 是不变量,则可求得 mAmB= 。 答案:0.60 0.40 21 解析:由纸带上点迹位置可知
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