2019-2020年高中物理 第16章 第1节 实验：探究碰撞中的不变量练习 新人教版选修3-5

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1、2019-2020年高中物理第16章第1节实验：探究碰撞中的不变量练习新人教版选修3-51．一维碰撞．(1)一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一条直线运动，这样的碰撞叫作一维碰撞．(2)一维碰撞中速度(矢量)方向的表示方法．在一维碰撞问题中，先规定物体运动速度的某一方向为正方向，如果某物体速度方向与规定的正方向一致，则该物体速度取正值，如果某物体速度方向与规定的方向相反，则该物体速度取负值．2．实验案例相关知识．(1)气垫导轨上两滑块的碰撞是一维碰撞，它与光电计时器的配合使用可以迅速测量出两个滑

2、块碰前、碰后的速度：若滑块上挡光条的宽度为d，滑块通过某处光电计时器的挡光时间为Δt，则滑块通过该处的速度v＝．(2)若将一小球用长l的细线悬挂起来，并拉起一个与竖直方向成θ的夹角，无初速释放后，小球到达最低处的速度v＝．(3)打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位移，通过分析纸带上所打点的变化特征可确定物体的运动状态．若所打各点均匀分布，可以判断物体做匀速直线运动，若知道打点计时器的频率和纸带上各相邻点间的距离，便可求出物体运动的速度．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

3、致实验误差(AB)A．导轨水平安放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：导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差，故A正确；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，使计算速度出现误差；故B正确；两小车质量不相等，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故C错误；两小车碰后连在一起是完全非弹性碰撞，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故D错误．2．利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验时，不需要测量的物理量是(D)A．滑块的质量B．挡光时

4、间C．挡光片的宽度D．滑块移动的距离解析：根据实验原理可知，滑块的质量、挡光时间、挡光片的宽度都是需要测量的物理量，其中滑块的质量用天平测量，挡光时间用光电计时器测量，挡光片的宽度可事先用刻度尺测量；只有滑块移动的距离不需要测量，故选项D正确．3．在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，则下列说法中正确的是(D)A．第一、二次入射小球的落点依次是A

5、、BB．第一、二次入射小球的落点依次是C、BC．第二次入射小球和被碰小球将同时落地D．第二次入射小球和被碰小球不会同时落地解析：最远的C点一定是被碰小球的落点，碰后入射小球的速度将减小，因此A、B均错误；由于被碰小球是放在斜槽末端的，因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出，两小球不可能同时落地，C错，D对．4．(多选)某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中不变量的实验：在小车A的前端黏有橡皮泥，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相碰并黏合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示．在

6、小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片．则(AB)A．长木板垫着小木片是为了平衡摩擦，保证小车碰撞前后做匀速运动B．实验过程中应先接通电源，再让小车A运动C．计算碰撞前后小车的速度时，在纸带上任选对应过程的一段即可D．此碰撞中A、B两小车这一系统的机械能守恒解析：用小木片将长木板一端垫起的目的是平衡摩擦力．5.(多选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是(BC)A．A到达最低点时，两球的球心连线可以不水平B．A到达最低点时，两球的球心连线要水平C．多次测量减小误

7、差时，A球必须从同一高度下落D．多次测量减小误差时，A球必须从不同高度下落解析：要保证一维对心碰撞，必须在碰撞时球心在同一高度；多次测量求平均值，必须保证过程的重复性，A球必须从同一高度下落．6．(多选)在“探究碰撞中的不变量”实验中，对于最终的结论m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，下列说法正确的是(AD)A．仅限于一维碰撞B．任何情况下m1v21＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2也一定成立C．式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小D．式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和

8、解析：这个实验是在一维情况下设计的实验，其他情况未做探究；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，而速度是矢量，应考虑方向．故选项A、D正确．7．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，下面是某实验小组选用水平气垫导轨、光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况．实验仪器如图所示．实验过程：(1)调节气垫导轨水平，并使