高二物理人教版選修3-5同步測試全一冊【打包】.rar
高二物理人教版選修3-5同步測試全一冊【打包】,16-1實驗：探究碰撞中的不變量基礎(chǔ)夯實1．在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實驗中，下列哪些因素可導(dǎo)致實驗誤差( )a．導(dǎo)軌安放不水平 b．滑塊上擋光板傾斜c．兩滑塊質(zhì)量不相等d．兩滑塊碰后連在一起答案：ab解析：選項a中，導(dǎo)軌不水平將導(dǎo)致滑塊速度受重力分力影響，從而產(chǎn)生實驗誤差；選項b中，擋板傾斜會導(dǎo)致?lián)豕獍?..
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16-1實驗：探究碰撞中的不變量
基礎(chǔ)夯實
1．在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實驗中，下列哪些因素可導(dǎo)致實驗誤差( )
A．導(dǎo)軌安放不水平 B．滑塊上擋光板傾斜
C．兩滑塊質(zhì)量不相等 D．兩滑塊碰后連在一起
答案：AB
解析：選項A中，導(dǎo)軌不水平將導(dǎo)致滑塊速度受重力分力影響，從而產(chǎn)生實驗誤差；選項B中，擋板傾斜會導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段滑塊通過的位移；實驗中并不要求兩滑塊的質(zhì)量相等；兩滑塊碰后連在一起只意味著碰撞過程能量損失最大，并不影響碰撞中的守恒量。綜上所述，答案為A、B。
2．如圖(a)所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，當(dāng)甲車受到水平向右的沖力時，隨即啟動打點計時器，甲車運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動，紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況如圖(b)所示，電源頻率為50Hz，則碰撞前甲車速度大小為________m/s，碰撞后的共同速度大小為________m/s。
答案：0.6 0.4
3.(江蘇東臺中學(xué)高二檢測)在《探究碰撞中的不變量》實驗中，某同學(xué)采用如圖所示的裝置進(jìn)行實驗。把兩個小球用等長的細(xì)線懸掛于同一點，讓B球靜止，拉起A球，由靜止釋放后使它們相碰，碰后粘在一起。實驗過程中除了要測量A球被拉起的角度θ1，及它們碰后擺起的最大角度θ2之外，還需測量________(寫出物理量的名稱和符號)才能驗證碰撞中的守恒量。用測量的物理量表示碰撞中的守恒量應(yīng)滿足的關(guān)系是________。
答案：兩球質(zhì)量mA、mB
mA1－cosθ1＝(mA＋mB)1－cosθ2
4．(2012•海岳中學(xué)高二期末)“探究碰撞中的不變量”的實驗中，入射小球m1＝15g，原來靜止的被碰小球m2＝10g，由實驗測得它們在碰撞前后的x－t圖象如圖，可知入射小球碰撞后的m1v′1是________，入射小球碰撞前的m1v1是______，被碰撞后的m2v′2是________。由此得出結(jié)論____________。
答案：0.007 5kg•m/s 0.015 kg•m/s
0．007 5 kg•m/s 碰撞中mv的矢量和是守恒量
5．水平光滑桌面上有A、B兩個小車，質(zhì)量分別是0.6kg和0.2kg，A 車的車尾拉著紙帶，A車以某一速度與靜止的B車碰撞，碰后兩車連在一起共同向前運動。碰撞前后打點計時器打下的紙帶如圖所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請猜想：把兩小車加在一起計算，有一個什么物理量在碰撞前后是相等的？
答案：碰撞前后mv是相等的。
解析：由紙帶可以看出，A、B兩個小車碰前和碰后都是向右運動，且碰撞時發(fā)生在從右邊數(shù)第5個點時，A車碰前碰后都看成勻速運動，右邊4個間隔距離為6.6cm，時間t＝4×0.02s＝0.08s，vA＝6.60.08cm/s＝82.5cm/s＝0.825m/s
A物體的mAvA＝0.6kg×0.825m/s＝0.495kg•m/s
碰后A與B一起運動的速度vAB＝5.8cm0.02×5s＝0.58m/s
則(mA＋mB)vAB＝(0.6＋0.2)kg×0.58m/s＝0.464kg•m/s
故在誤差范圍內(nèi)，mv在碰撞前后是相等的。
6．光滑桌面上有1、2兩個小球，1球的質(zhì)量為0.3kg，以速度8m/s跟質(zhì)量0.1kg的靜止的2球發(fā)生碰撞，碰撞后2球的速度變?yōu)?m/s,1球的速度變?yōu)?m/s，方向與原來相同。根據(jù)這些實驗數(shù)據(jù)，曉明對這次碰撞的規(guī)律做了如下幾項猜想。
(1)碰撞后2球獲得了速度，是否是1球把速度傳遞給了2球？經(jīng)計算，2球增加的速度是9m/s,1球減小的速度是3m/s，因此，這種猜想不成立。
(2)碰撞后2球獲得了動能，是否是1球把動能傳遞給了2球？經(jīng)計算，2球增加的動能是4.05J,1球減少的動能是5.85J，這種猜想也不成立。
(3)請你根據(jù)實驗數(shù)據(jù)猜想：有一個什么物理量，在這次碰撞中2球增加的這個量與1球所減小的這個量相等？
答案：在這次碰撞中2球增加的mv與1球減小的mv相等。
解析：由題意，1、2兩個小球碰前的總mv是只有1球有：m1v1＝0.3kg×8m/s＝2.4kg•m/s
碰撞后兩球的mv之和為
m1v1′＋m2v2′＝0.3kg×5m/s＋0.1kg×9m/s
＝1.5kg•m/s＋0.9kg•m/s＝2.4kg•m/s
由以上計算可以看出，在碰撞過程中，mv這個量保持不變。
能力提升
1．如圖所示為氣墊導(dǎo)軌上兩個滑塊A、B相互作用后運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz。開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕彈簧，滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動。已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200g、300g，根據(jù)照片記錄的信息，A、B離開彈簧后，A滑塊做________運動，其速度大小為________m/s，本實驗中得到的結(jié)論是____________________ _________________________________________________。
答案：勻速 0.09 碰撞前后滑塊A、B的質(zhì)量與速度乘積之和為不變量
解析：碰撞前：vA＝0，vB＝0，所以有mAvA＋mBvB＝0
碰撞后：v′A＝0.09m/s，v′B＝0.06m/s
規(guī)定向右為正方向：mAv′A＋mBv′B＝0.2×(－0.09)＋0.3×0.06＝0
則由以上計算可知：mAvA＋mBvB＝mAv′A＋mBv′B。
2.某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，如圖所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細(xì)線，觀察物體的運動情況，進(jìn)行必要的測量，探究物體間相互作用時的守恒量。
(1)該同學(xué)還必須有的器材是__________________；
(2)需直接測量的數(shù)據(jù)是____________________；
(3)若mv為所探究的守恒量，需要驗算的表達(dá)式如何表示？_________________________________________________________。
答案：(1)刻度尺 天平 (2)兩物體的質(zhì)量m1、m2和兩木塊落地點分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離s1、s2 (3)m1s1＝m2s2
3．(永安高二檢測)如圖所示“為探究碰撞中的不變量”的實驗裝置示意圖。
(1)因為下落高度相同的平拋小球(不計空氣阻力)的飛行時間相同，所以我們在實驗中可以用________作為時間單位。
(2)本實驗中，實驗必須要求的條件是( )
A．斜槽軌道必須是光滑的
B．斜槽軌道末端點的切線是水平的
C．入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放
D．入射球與被碰球滿足ma>mb，ra＝rb
(3)圖中M、P、N分別為入射球與被碰球?qū)?yīng)的落點的平均位置，則實驗中要驗證的關(guān)系是( )
A．ma•ON＝ma•OP＋mb•OM
B．ma•OP＝ma•ON＋..
基礎(chǔ)夯實
1．在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實驗中，下列哪些因素可導(dǎo)致實驗誤差( )
A．導(dǎo)軌安放不水平 B．滑塊上擋光板傾斜
C．兩滑塊質(zhì)量不相等 D．兩滑塊碰后連在一起
答案：AB
解析：選項A中，導(dǎo)軌不水平將導(dǎo)致滑塊速度受重力分力影響，從而產(chǎn)生實驗誤差；選項B中，擋板傾斜會導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段滑塊通過的位移；實驗中并不要求兩滑塊的質(zhì)量相等；兩滑塊碰后連在一起只意味著碰撞過程能量損失最大，并不影響碰撞中的守恒量。綜上所述，答案為A、B。
2．如圖(a)所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，當(dāng)甲車受到水平向右的沖力時，隨即啟動打點計時器，甲車運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動，紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況如圖(b)所示，電源頻率為50Hz，則碰撞前甲車速度大小為________m/s，碰撞后的共同速度大小為________m/s。
答案：0.6 0.4
3.(江蘇東臺中學(xué)高二檢測)在《探究碰撞中的不變量》實驗中，某同學(xué)采用如圖所示的裝置進(jìn)行實驗。把兩個小球用等長的細(xì)線懸掛于同一點，讓B球靜止，拉起A球，由靜止釋放后使它們相碰，碰后粘在一起。實驗過程中除了要測量A球被拉起的角度θ1，及它們碰后擺起的最大角度θ2之外，還需測量________(寫出物理量的名稱和符號)才能驗證碰撞中的守恒量。用測量的物理量表示碰撞中的守恒量應(yīng)滿足的關(guān)系是________。
答案：兩球質(zhì)量mA、mB
mA1－cosθ1＝(mA＋mB)1－cosθ2
4．(2012•海岳中學(xué)高二期末)“探究碰撞中的不變量”的實驗中，入射小球m1＝15g，原來靜止的被碰小球m2＝10g，由實驗測得它們在碰撞前后的x－t圖象如圖，可知入射小球碰撞后的m1v′1是________，入射小球碰撞前的m1v1是______，被碰撞后的m2v′2是________。由此得出結(jié)論____________。
答案：0.007 5kg•m/s 0.015 kg•m/s
0．007 5 kg•m/s 碰撞中mv的矢量和是守恒量
5．水平光滑桌面上有A、B兩個小車，質(zhì)量分別是0.6kg和0.2kg，A 車的車尾拉著紙帶，A車以某一速度與靜止的B車碰撞，碰后兩車連在一起共同向前運動。碰撞前后打點計時器打下的紙帶如圖所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請猜想：把兩小車加在一起計算，有一個什么物理量在碰撞前后是相等的？
答案：碰撞前后mv是相等的。
解析：由紙帶可以看出，A、B兩個小車碰前和碰后都是向右運動，且碰撞時發(fā)生在從右邊數(shù)第5個點時，A車碰前碰后都看成勻速運動，右邊4個間隔距離為6.6cm，時間t＝4×0.02s＝0.08s，vA＝6.60.08cm/s＝82.5cm/s＝0.825m/s
A物體的mAvA＝0.6kg×0.825m/s＝0.495kg•m/s
碰后A與B一起運動的速度vAB＝5.8cm0.02×5s＝0.58m/s
則(mA＋mB)vAB＝(0.6＋0.2)kg×0.58m/s＝0.464kg•m/s
故在誤差范圍內(nèi)，mv在碰撞前后是相等的。
6．光滑桌面上有1、2兩個小球，1球的質(zhì)量為0.3kg，以速度8m/s跟質(zhì)量0.1kg的靜止的2球發(fā)生碰撞，碰撞后2球的速度變?yōu)?m/s,1球的速度變?yōu)?m/s，方向與原來相同。根據(jù)這些實驗數(shù)據(jù)，曉明對這次碰撞的規(guī)律做了如下幾項猜想。
(1)碰撞后2球獲得了速度，是否是1球把速度傳遞給了2球？經(jīng)計算，2球增加的速度是9m/s,1球減小的速度是3m/s，因此，這種猜想不成立。
(2)碰撞后2球獲得了動能，是否是1球把動能傳遞給了2球？經(jīng)計算，2球增加的動能是4.05J,1球減少的動能是5.85J，這種猜想也不成立。
(3)請你根據(jù)實驗數(shù)據(jù)猜想：有一個什么物理量，在這次碰撞中2球增加的這個量與1球所減小的這個量相等？
答案：在這次碰撞中2球增加的mv與1球減小的mv相等。
解析：由題意，1、2兩個小球碰前的總mv是只有1球有：m1v1＝0.3kg×8m/s＝2.4kg•m/s
碰撞后兩球的mv之和為
m1v1′＋m2v2′＝0.3kg×5m/s＋0.1kg×9m/s
＝1.5kg•m/s＋0.9kg•m/s＝2.4kg•m/s
由以上計算可以看出，在碰撞過程中，mv這個量保持不變。
能力提升
1．如圖所示為氣墊導(dǎo)軌上兩個滑塊A、B相互作用后運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz。開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕彈簧，滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動。已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200g、300g，根據(jù)照片記錄的信息，A、B離開彈簧后，A滑塊做________運動，其速度大小為________m/s，本實驗中得到的結(jié)論是____________________ _________________________________________________。
答案：勻速 0.09 碰撞前后滑塊A、B的質(zhì)量與速度乘積之和為不變量
解析：碰撞前：vA＝0，vB＝0，所以有mAvA＋mBvB＝0
碰撞后：v′A＝0.09m/s，v′B＝0.06m/s
規(guī)定向右為正方向：mAv′A＋mBv′B＝0.2×(－0.09)＋0.3×0.06＝0
則由以上計算可知：mAvA＋mBvB＝mAv′A＋mBv′B。
2.某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，如圖所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細(xì)線，觀察物體的運動情況，進(jìn)行必要的測量，探究物體間相互作用時的守恒量。
(1)該同學(xué)還必須有的器材是__________________；
(2)需直接測量的數(shù)據(jù)是____________________；
(3)若mv為所探究的守恒量，需要驗算的表達(dá)式如何表示？_________________________________________________________。
答案：(1)刻度尺 天平 (2)兩物體的質(zhì)量m1、m2和兩木塊落地點分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離s1、s2 (3)m1s1＝m2s2
3．(永安高二檢測)如圖所示“為探究碰撞中的不變量”的實驗裝置示意圖。
(1)因為下落高度相同的平拋小球(不計空氣阻力)的飛行時間相同，所以我們在實驗中可以用________作為時間單位。
(2)本實驗中，實驗必須要求的條件是( )
A．斜槽軌道必須是光滑的
B．斜槽軌道末端點的切線是水平的
C．入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放
D．入射球與被碰球滿足ma>mb，ra＝rb
(3)圖中M、P、N分別為入射球與被碰球?qū)?yīng)的落點的平均位置，則實驗中要驗證的關(guān)系是( )
A．ma•ON＝ma•OP＋mb•OM
B．ma•OP＝ma•ON＋..
