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金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第1页共5页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com16.1实验：探究碰撞中的不变量每课一练（人教版选修3-5）一、单项选择题1．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(B)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2．下列关于打点计时器或光电门的测速说法不正确的是(A)A．打点计时器使用的电源是直流电源B．打点计时器两计时点之间的时间间隔等于电源的周期C．光电门的挡光板越窄越好D．使用打点计时器时，要先接通电源，再松开纸带解析：打点计时器使用的电源是交流电源.3．在气垫导轨上进行探究实验时，首先应该做的是(D)A．给气垫导轨通气B．给光电计时器进行扫零处理C．把滑块放到导轨上D．检查挡光片通过光电门时是否能挡光计时4．在探究碰撞中的不变量时，采用如图16－1－7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)图16－1－7A．第一、二次入射小球的落点依次是A、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．二、双项选择题5．用如图16－1－8所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是(BC)金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第2页共5页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com图16－1－8A．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．用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，不需要测量的物理量是(CD)A．滑块的质量B．挡光的时间C．光电门与滑块间的距离D．光电门的高度7．若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验，下列操作中正确的是(AC)A．相互作用的两车上，一个装撞针，一个装橡皮泥，是为了碰撞后黏在一起B．相互作用的两车上，一个装撞针，一个装橡皮泥，是为了改变两车的质量C．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源8．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16－1－9所示．在小车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)图16－1－9A．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9．某同学利用如图16－1－10所示的装置探究碰撞过程中的不变量，下列说法正确的是(BD)图16－1－10A．悬挂两球的细绳长度要适当，可以不等长B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C．两小球必须都是钢性球，且质量相同D．两小球碰后可以黏合在一起共同运动解析：两绳等长，能保证两球正碰以减小实验误差，所以A错误；计算碰撞前速度时用到了mgh＝mv2/2－0，即初速度为0，B正确；本实验中对小球的性能无要求，C错误；两球正碰后，运动情况有多种可能，所以D正确．金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第3页共5页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com三、非选择题10．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．若采用如图16－1－11所示弓形弹片弹开滑块的方案，弹开后的mv2的总量大于(填“大于”、“小于”或“等于”)弹开前mv2的总量，这是因为弹片的弹性势能转变为滑块的动能，滑块的动能增加．图16－1－11解析：弹开前，两滑块静止，动能为零；弹开后，弹片的弹性势能转变为滑块动能，故弹开后mv2大．11．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1＝15g，原来静止的被碰小球m2＝10g，由实验测得它们的碰撞前后的x－t图象如图16－1－12所示，由图可知，入射小球碰撞前的m1v1是0.015_kg·m/s，入射小球碰撞后m1v1′是0.007_5_kg·m/s，被碰小球碰撞后的m2v2′是0.007_5_kg·m/s.由此得出结论碰撞前后mv的矢量和守恒．图16－1－12解析：由题图可知碰撞前m1的速度大小v1＝0.20.2m/s＝1m/s，故碰撞前的m1v1＝0.015kg×1m/s＝0.015kg·m/s.碰撞后m1速度大小v1′＝0.3－0.20.4－0.2m/s＝0.5m/s，m2的速度大小v2′＝0.35－0.20.4－0.2m/s＝0.75m/s，故m1v1′＝0.015kg×0.5m/s＝0.0075kg·m/s，m2v2′＝0.01×0.75kg·m/s＝0.0075kg·m/s，由此可知m1v1＝m1v1′＋m2v2′.12．某同学用如图16－1－13所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞探究不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图16－1－14所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零点与O点对齐．图16－1－13图16－1－14(1)碰撞后B球的水平射程应取为64.7cm.(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量ABD(填字母)．A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第4页共5页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.comB．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(或两球的质量之比)E．测量G点相对于水平槽面的高度解析：(1)应把记录纸上B球的落点痕迹用尽量小的圆包括起来，然后取其圆心位置，即可视为这些落点的平均位置．故取64.7(允许取值范围为64.2～65.2)．(2)题意中已给出A、B两球的半径相同，而实验装置中，A、B两球抛出点相同，均为槽口处，所以C可省略．实验结论中，因小球的平抛初速都用水平射程代替，不必求出初速的具体数据，所以E省略．13．(双选)如图16－1－15所示，A、B是两个小物块，C是轻弹簧，用一根细线连接A、B使弹簧C处于压缩状态，然后放置在光滑的水平桌面上．要探究A、B只在弹簧作用下的不变量，可以不需要测量的物理量是(AD)图16－1－15A．桌面的宽度B．两物块的质量C．两物块离开桌面后的水平距离D．两物块飞行的时间14．用如图16－1－16所示的实验装置来探究碰撞中的不变量．图16－1－16(1)安装和调整实验装置的要求是：①斜槽末端切线水平；②入射小球和被碰小球在碰撞瞬间球心在同一高度．(2)如果已经知道不变量是两小球质量与速度的积的矢量和，某次实验得出小球的落点情况如图16－1－17所示，则碰撞小球的质量m1和被碰小球的质量m2之比为4∶1.图16－1－17解析：(2)由于做平抛运动的高度相同，所以它们碰撞前后的速度可用水平位移代替，根据不变量是两小球质量与速度的积的矢量和，m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，代入数据得m1∶m2＝4∶1.15．用半径相同的两小球A、B的碰撞验证碰撞中不变量，实验装置如图16－1－18所示，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com第5页共5页金太阳新课标资源网wx.jtyjy.com仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O点是垂直线所指的位置，若测得各落点痕迹到O点的距离OM＝2.68cm，OP＝8.62cm，ON＝11.50cm，并知A、B两球的质量比为2∶1，则未放B球时A球落地点是记录纸上的P点，系统碰撞前质量与速度的积的矢量和p与系统碰撞后质量与速度的积的矢量和p′的误差|p－p′|p＝2%(结果保留一位有效数字)．图16－1－18P，2%