高二物理人教版选修3-5同步测试全一册【打包】.rar
高二物理人教版选修3-5同步测试全一册【打包】,16-1实验：探究碰撞中的不变量基础夯实1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差( )a．导轨安放不水平 b．滑块上挡光板倾斜c．两滑块质量不相等d．两滑块碰后连在一起答案：ab解析：选项a中，导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响，从而产生实验误差；选项b中，挡板倾斜会导致挡光板...
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16-1实验：探究碰撞中的不变量
基础夯实
1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差( )
A．导轨安放不水平 B．滑块上挡光板倾斜
C．两滑块质量不相等 D．两滑块碰后连在一起
答案：AB
解析：选项A中，导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响，从而产生实验误差；选项B中，挡板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移；实验中并不要求两滑块的质量相等；两滑块碰后连在一起只意味着碰撞过程能量损失最大，并不影响碰撞中的守恒量。综上所述，答案为A、B。
2．如图(a)所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲力时，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运动情况如图(b)所示，电源频率为50Hz，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。
答案：0.6 0.4
3.(江苏东台中学高二检测)在《探究碰撞中的不变量》实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1，及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量________(写出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的守恒量。用测量的物理量表示碰撞中的守恒量应满足的关系是________。
答案：两球质量mA、mB
mA1－cosθ1＝(mA＋mB)1－cosθ2
4．(2012•海岳中学高二期末)“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，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图，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________。由此得出结论____________。
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两个小车，质量分别是0.6kg和0.2kg，A 车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动。碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示，根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个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：由纸带可以看出，A、B两个小车碰前和碰后都是向右运动，且碰撞时发生在从右边数第5个点时，A车碰前碰后都看成匀速运动，右边4个间隔距离为6.6cm，时间t＝4×0.02s＝0.08s，vA＝6.60.08cm/s＝82.5cm/s＝0.825m/s
A物体的mAvA＝0.6kg×0.825m/s＝0.495kg•m/s
碰后A与B一起运动的速度vAB＝5.8cm0.02×5s＝0.58m/s
则(mA＋mB)vAB＝(0.6＋0.2)kg×0.58m/s＝0.464kg•m/s
故在误差范围内，mv在碰撞前后是相等的。
6．光滑桌面上有1、2两个小球，1球的质量为0.3kg，以速度8m/s跟质量0.1kg的静止的2球发生碰撞，碰撞后2球的速度变为9m/s,1球的速度变为5m/s，方向与原来相同。根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。
(1)碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？经计算，2球增加的速度是9m/s,1球减小的速度是3m/s，因此，这种猜想不成立。
(2)碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？经计算，2球增加的动能是4.05J,1球减少的动能是5.85J，这种猜想也不成立。
(3)请你根据实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中2球增加的这个量与1球所减小的这个量相等？
答案：在这次碰撞中2球增加的mv与1球减小的mv相等。
解析：由题意，1、2两个小球碰前的总mv是只有1球有：m1v1＝0.3kg×8m/s＝2.4kg•m/s
碰撞后两球的mv之和为
m1v1′＋m2v2′＝0.3kg×5m/s＋0.1kg×9m/s
＝1.5kg•m/s＋0.9kg•m/s＝2.4kg•m/s
由以上计算可以看出，在碰撞过程中，mv这个量保持不变。
能力提升
1．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，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动。已知滑块A、B的质量分别为200g、300g，根据照片记录的信息，A、B离开弹簧后，A滑块做________运动，其速度大小为________m/s，本实验中得到的结论是____________________ _________________________________________________。
答案：匀速 0.09 碰撞前后滑块A、B的质量与速度乘积之和为不变量
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
规定向右为正方向：mAv′A＋mBv′B＝0.2×(－0.09)＋0.3×0.06＝0
则由以上计算可知：mAvA＋mBvB＝mAv′A＋mBv′B。
2.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的守恒量。
(1)该同学还必须有的器材是__________________；
(2)需直接测量的数据是____________________；
(3)若mv为所探究的守恒量，需要验算的表达式如何表示？_________________________________________________________。
答案：(1)刻度尺 天平 (2)两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2 (3)m1s1＝m2s2
3．(永安高二检测)如图所示“为探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图。
(1)因为下落高度相同的平抛小球(不计空气阻力)的飞行时间相同，所以我们在实验中可以用________作为时间单位。
(2)本实验中，实验必须要求的条件是( )
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端点的切线是水平的
C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D．入射球与被碰球满足ma>mb，ra＝rb
(3)图中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是( )
A．ma•ON＝ma•OP＋mb•OM
B．ma•OP＝ma•ON＋..
基础夯实
1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差( )
A．导轨安放不水平 B．滑块上挡光板倾斜
C．两滑块质量不相等 D．两滑块碰后连在一起
答案：AB
解析：选项A中，导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响，从而产生实验误差；选项B中，挡板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移；实验中并不要求两滑块的质量相等；两滑块碰后连在一起只意味着碰撞过程能量损失最大，并不影响碰撞中的守恒量。综上所述，答案为A、B。
2．如图(a)所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲力时，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运动情况如图(b)所示，电源频率为50Hz，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。
答案：0.6 0.4
3.(江苏东台中学高二检测)在《探究碰撞中的不变量》实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1，及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量________(写出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的守恒量。用测量的物理量表示碰撞中的守恒量应满足的关系是________。
答案：两球质量mA、mB
mA1－cosθ1＝(mA＋mB)1－cosθ2
4．(2012•海岳中学高二期末)“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，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图，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________。由此得出结论____________。
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两个小车，质量分别是0.6kg和0.2kg，A 车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动。碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示，根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个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：由纸带可以看出，A、B两个小车碰前和碰后都是向右运动，且碰撞时发生在从右边数第5个点时，A车碰前碰后都看成匀速运动，右边4个间隔距离为6.6cm，时间t＝4×0.02s＝0.08s，vA＝6.60.08cm/s＝82.5cm/s＝0.825m/s
A物体的mAvA＝0.6kg×0.825m/s＝0.495kg•m/s
碰后A与B一起运动的速度vAB＝5.8cm0.02×5s＝0.58m/s
则(mA＋mB)vAB＝(0.6＋0.2)kg×0.58m/s＝0.464kg•m/s
故在误差范围内，mv在碰撞前后是相等的。
6．光滑桌面上有1、2两个小球，1球的质量为0.3kg，以速度8m/s跟质量0.1kg的静止的2球发生碰撞，碰撞后2球的速度变为9m/s,1球的速度变为5m/s，方向与原来相同。根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。
(1)碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？经计算，2球增加的速度是9m/s,1球减小的速度是3m/s，因此，这种猜想不成立。
(2)碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？经计算，2球增加的动能是4.05J,1球减少的动能是5.85J，这种猜想也不成立。
(3)请你根据实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中2球增加的这个量与1球所减小的这个量相等？
答案：在这次碰撞中2球增加的mv与1球减小的mv相等。
解析：由题意，1、2两个小球碰前的总mv是只有1球有：m1v1＝0.3kg×8m/s＝2.4kg•m/s
碰撞后两球的mv之和为
m1v1′＋m2v2′＝0.3kg×5m/s＋0.1kg×9m/s
＝1.5kg•m/s＋0.9kg•m/s＝2.4kg•m/s
由以上计算可以看出，在碰撞过程中，mv这个量保持不变。
能力提升
1．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，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动。已知滑块A、B的质量分别为200g、300g，根据照片记录的信息，A、B离开弹簧后，A滑块做________运动，其速度大小为________m/s，本实验中得到的结论是____________________ _________________________________________________。
答案：匀速 0.09 碰撞前后滑块A、B的质量与速度乘积之和为不变量
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
规定向右为正方向：mAv′A＋mBv′B＝0.2×(－0.09)＋0.3×0.06＝0
则由以上计算可知：mAvA＋mBvB＝mAv′A＋mBv′B。
2.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的守恒量。
(1)该同学还必须有的器材是__________________；
(2)需直接测量的数据是____________________；
(3)若mv为所探究的守恒量，需要验算的表达式如何表示？_________________________________________________________。
答案：(1)刻度尺 天平 (2)两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2 (3)m1s1＝m2s2
3．(永安高二检测)如图所示“为探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图。
(1)因为下落高度相同的平抛小球(不计空气阻力)的飞行时间相同，所以我们在实验中可以用________作为时间单位。
(2)本实验中，实验必须要求的条件是( )
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端点的切线是水平的
C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D．入射球与被碰球满足ma>mb，ra＝rb
(3)图中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是( )
A．ma•ON＝ma•OP＋mb•OM
B．ma•OP＝ma•ON＋..
