高中物理选修35同步练习试题解析161

1、高中物理选修3-5同步练习试题解析实验：探究碰撞中的不变量1在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，用到的测量工具有()A秒表、天平、刻度尺B弹簧秤、秒表、天平C天平、刻度尺D秒表、刻度尺解析：用天平测滑块质量，用刻度尺测挡光片的宽度。运动时间是指挡光片通过光电门的时间，由光电计时器计时，因此不需要秒表。答案：C2在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，下列哪些因素可导致实验误差()A导轨安放不水平B小车上挡光片倾斜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；挡光片倾斜会导致挡光片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。答案：A、B3

2、用如图11所示的装置进行以下实验：A先测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面间的动摩擦因数，查出当地的重力加速度gB用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧压缩，滑块B紧靠在桌边C剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地点到重锤线的水平距离x1和滑块A沿桌面滑行的距离x2(1)为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它们的字母：_。(2)若mv为不变量，需验证的关系式为：_。解析：(1)桌面离水平地面的高度h(2)M mx1 0(1)要找出碰撞中的不变量，应测出两滑块及各自的速度。取向右方向为正，剪断细线后，A向右做匀减速运动，初速度vA ，B向左做平抛运动，设桌面高度为h，则hgt2，x1

3、vBt，得vBx1 。故要求出vB，还应测出h。(2)若mv为不变量，碰前MvAmvB0，碰后MvAmvB0，故MvAmvBMvAmvB，即M mx1 0。)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m1170 g，右侧滑块质量m2110 g，挡光片宽度为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12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。挡光片通过光电门的时间分别为t10.32 s，t20.21 s。则两滑块的速度分别为v1_ m/s，v2_ m/s。烧断细线前m1v1m2v2_ kg·m/s，烧断细线后m1v1m2v

4、2_ kg·m/s。可得到的结论是_。解析：取向左方向为正，两滑块速度v1 m/s0.094 m/s，v2 m/s0.143 m/s.烧断细线前m1v1m2v20烧断细线后m1v1m2v2(0.170×0.0940.110×0.143) kg·m/s2.5×104 kg·m/s，在实验允许的误差范围内，m1v1m2v2m1v1m2v2。答案：0.0940.14302.5×104 kg·m/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5如图13甲所示，在水平光滑轨道上停着A、B两辆实验小车，A车上

5、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13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_。解析：由纸带上点迹位置可知，前两段间隔均为1.20 cm，最后两段间隔均为0.80 cm，故小车均做匀速运动，碰前速度v m/s0.60 m/s，碰后速度v m/s0.40 m/s。mAv(mAmB)v，故mAmB21。答案：0.600.40mAmB216

6、某同学用图14甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，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。然后把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是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图14乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零点与O点对齐。(1)

7、入射小球A和被碰小球B的质量关系是mA_mB(填“>”、“<”或“”)。(2)碰撞后B球的水平射程应为_ cm。(3)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：_(填选项号)。A水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离BA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E测量G点相对于水平槽面的高度(4)若mv为不变量，需验证的关系式为_；若mv2为不变量，需验证的关系式为_；若为不变量，需验证的关系式为_。解析：(1)要使两球碰后都向右运动，应有A球质量大于B球质量，即mA>mB。(2)将10个点圈在圆内的最小圆的圆心作

8、为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后B球的水平射程为64.7 cm，因最后一位数字为估计值，所以允许误差±0.5 cm，因此64.265.2 cm都是正确的。(3)从同一高度做平抛运动飞行的时间t相同，而水平方向为匀速直线运动，故水平位移xvt，所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移代替平抛初速度。故需测出碰前A球飞行的水平距离OP和碰后A、B球飞行的水平距离OM和ON，及A、B两球的质量，故A、B、D正确。(4)若mv为不变量，需验证的关系为mAvAmAvAmBvB，将vA，vA，vB代入上式得mA·OPmA·OMmB·ON；同理，若mv2为不变

9、量，需验证的关系式为mAvmAvmBv，即mA·OP2mA·OM2mB·ON2；若为不变量，需验证的关系式为，即。答案：(1)>(2)64.265.2 cm均可(3)A、B、D(4)mA·mA·mB·mA·mA·mB·7某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，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相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图15所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，长木板右端下垫着小木片用以

10、平衡摩擦力。(1)若已得到打点纸带如图16所示，并将测得的各计数点间距标在图上，A点是运动起始的第一点，则应选_段来计算A的碰前速度，应选_段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)。 (2)已测得小车A的质量mA0.40 kg，小车B的质量mB0.20 kg。填下表，并确定碰撞中的不变量。阶 段物 理 量碰撞前碰撞后m(kg)mA0.40mB0.20v(m/s)vAvBvAvBmv2(kg·m2/s2)mAvmBvmAvmBv(m/s)·kg1解析：(1)碰前小车A带动纸带做匀速运动，纸带上的点是均匀的，故选BC段计算碰前小车A的速

11、度；碰后小车A和B一起做匀速运动，应选DE段计算碰后速度。(2)碰前速度vA m/s1.05 m/s，vB0；碰后速度vAvB m/s0.695 m/s。将速度填入表格并计算出各物理量。阶段物理量碰撞前碰撞后m(kg)mA0.40mB0.20v(m/s)vAvBvAvB1.0500.6950.695mv(kg·m/s)mAvAmBvBmAvAmBvB0.4200.417mv2(kg·m2/s2)mAvmBvmAvmBv0.4410.290(m/s)·kg12.6255.213由表格中数据可知，在实验允许的误差范围内，碰撞前后两小车mv的和相等，故mv是碰撞中的不变

12、量。答案：(1)BCDE(2)表格见解析mv8为了“探究碰撞中的不变量”，可以在气垫导轨上进行实验，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速直线运动，使实验的可靠性及准确度得以提高。在某次实验中，A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相机每隔0.4 s的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，可以忽略，实验结果如图17所示，已知A、B之间的质量关系是mB1.5mA，拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块碰撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原来处于静止状态。设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10 cm至105 cm这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准

13、)，试根据闪光照片求出：(1)A、B两滑块碰撞前后的速度各为多少？(2)根据闪光照片分析说明，碰撞前后两滑块各自的质量与各自速度的乘积之和是否为不变量？解析：(1)由图分析可知：碰撞后从发生碰撞到第二次拍摄照片，A运动的时间是t1 s0.2 s由此可知：从拍摄第一次照片到发生碰撞的时间为t2(0.40.2) s0.2 s，则碰撞前B物体的速度为vB m/s1.0 m/s由题意知碰撞前vA0；(2)碰撞前：mAvAmBvB1.5mA，碰撞后：mAvAmBvB0.75mA0.75mA1.5mA，所以mAvAmBvBmAvAmBvB，即碰撞前后两滑块各自的质量与各自速度的乘积之和是不变量。答案：见解

14、析9某同学利用两个半径相同的小球及斜槽探究碰撞中的不变量，主要步骤如下：用天平测出两个小球的质量m132.6 g，m220.9 g。记下斜槽末端在水平面上的投影O。不放置被碰小球，让入射小球m1从某位置由静止释放，记下m1的落地点P。把被碰小球m2放置于斜槽末端(如图18所示)，让小球m1从同一位置由静止释放，记下小球m1、m2的落地点M、N。在被碰小球m2的左面粘上一小块胶布，然后重复步骤。测量各自的水平射程，记录在下表中。不粘胶布时56.0 cm12.5 cm67.8 cm粘胶布时56.0 cm20.4 cm55.3 cm关于碰撞中的不变量，该同学有以下猜想：Av1v1v2Bm1v1m1v

15、1m2v2C.m1vm1vm2v其中v1指不放置m2时入射小球做平抛运动的初速度，v1、v2指放置被碰小球时m1、m2做平抛运动的初速度。由实验数据分析计算，判断哪一种猜想正确。解析：小球做平抛运动的水平位移xvt，在本题中，各球做平抛运动的时间都相等，所以v1v1v2与等价；m1v1m1v1m2v2与m1·m1·m2·等价；m1vm1vm2v与m1()2m1()2m2()2等价。猜想A：不粘胶布：0.560 m，0.803 m；粘胶布：0.560 m，0.757 m，A错误。猜想B：不粘胶布：m1·0.018 3 kg·m，m1·m2·0.018 2 kg