人教版高中物理选修3-5第十六章1实验：探究碰撞中的不变量 名师精编课时作业.docVIP

……………………………………………………………名校名师推荐………………………………………………… PAGE PAGE 1 第十六章 动量守恒定律 1 实验：探究碰撞中的不变量 1．如图甲所示，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，如图乙所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车速度大小为________m/s，碰撞后的共同速度大小为________m/s.已测得甲小车的质量m1＝0.20 kg，乙小车的质量m2＝0.10 kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为________kg·m/s；碰后总动量为__________kg·m/s. 图甲 图乙 解析：碰撞前Δx＝1.2 cm，碰撞后Δx′＝0.8 cm，T＝0.02 s，由v＝eq \f(x,t)得碰前v甲＝eq \f(Δx,Δt)＝0.6 m/s；碰后v＝eq \f(Δx′,Δt)＝0.4 m/s.碰前总动量p1＝m1v1＝0.2×0.6 kg·m/s＝0.12 kg·m/s碰后的总动量：p2＝(m1＋m2)v2＝0.3×0.4 kg·m/s＝0.12 kg·m/s. 答案：0.6　0.4　0.12　0.12 2．(1)利用气垫导轨通过频闪照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验．实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大应选下图中的________(填“甲”或“乙”)；若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的________(填“甲”或“乙”)(甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥)． 图甲　　图乙 (2)某次实验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到的照片如图丙所示．已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80 cm 范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处．若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的________________时刻，A、B两滑块质量比mA∶mB＝__________． 图丙 解析：(1)若要求碰撞时动能损失最大，则需两物体碰撞后结合在一起，故应选图中的乙；若要求碰撞动能损失最小则应使两物体发生完全弹性碰撞，即选图中的甲；(2)由图可知，第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处；第二次A在x＝30 cm处；第三次A在x＝50 cm处；碰撞在x＝60 cm处，从第三次闪光到碰撞的时间为eq \f(T,2)，则可知碰撞发生在第1次闪光后的2.5T时刻；若设碰前A的速度为v，则碰后A的速度为－eq \f(v,2)，B的速度为v，根据动量守恒定律可得：mAv＝－mA·eq \f(v,2)＋mB·v，解得：eq \f(mA,mB)＝eq \f(2,3). 答案：(1)乙 　甲　(2)2.5T　2∶3 3．如图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10 Hz.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200 g、300 g，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___________________________． 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，v′A＝0.09 m/s， v′B＝0.06 m/s， mAv′A＝0.2×0.09 kg·m/s＝0.018 kg·m/s， mBv′B＝0.3×0.06 kg·m/s＝0.018 kg·m/s， 由此可得：mAv′A＝mBv′B， 即0＝mBv′B－mAv′A. 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 4.用如图所示装置探究碰撞中的不变量，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，离地面高度为H，O点到A球球心距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α.A球释放后摆到最低点时恰好与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．多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点． (1)图中s应是B球初始位置到________的水平距离． (