1、第十六章动量守恒定律1实验:探究碰撞中的不变量1.在气垫导轨上进行实验时首先应该做的是()A.给气垫导轨通气B.给光电计时器进行归零处理C.把滑块放到导轨上D.检查挡光片通过光电门时是否能够挡光计时解析:为保护气垫导轨,实验时应该先给它通气。选项A正确。答案:A2.若用打点计时器做实验,下列哪些操作是正确的()A.相互作用的两小车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了改变两车的质量B.相互作用的两小车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了碰撞后粘在一起C.先接通打点计时器电源,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解析:小车的质量可以用天平测量,没有必要一个用
2、撞针而另一个用橡皮泥配重,这样做的目的是使两小车碰撞后粘在一起有共同速度,便于测量碰后的速度,选项B正确;打点计时器的使用原则是先接通电源后释放小车,选项C正确。答案:BC3.在做探究碰撞中的不变量实验时,实验条件是()A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端的切线是水平的C.入射球每一次都要从同一高度由静止滚下D.碰撞的瞬间,入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行解析:探究碰撞中的不变量实验,要求入射小球每次到槽口时,具有相同的速度,所以应从槽上同一位置滚下,但斜槽不需要光滑,A错误,C正确;由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动,且抛物线在同一平面,B、D正确。只有满足实验所必需的条件,
3、所做实验才能达到预期目的。答案:BCD4.质量分别为m1和m2的两个物体碰撞前后的位移时间图象如图所示,由图有以下说法:碰撞前两物体质量与速度的乘积相同;质量m1等于质量m2;碰撞后两物体一起做匀速直线运动;碰撞前两物体质量与速度的乘积大小相等、方向相反。其中正确的是()A.B.C.D.解析:由题图可知,m1和m2碰前都做匀速直线运动,但运动方向相反,碰后两物体位置不变,即处于静止,所以碰后速度都为零,故错误,正确;又由图线夹角均为,故碰前速度大小相等,m1等于m2,也正确。答案:C5.两球相向运动,发生碰撞后两球均静止,于是可以断定,在碰撞以前()A.两球的质量相等B.两球的速度大小相同C.
4、两球各自的质量与速度的乘积大小相等D.以上都不能断定解析:由碰撞中的不变量可知,碰撞以前两球各自的质量与速度的乘积大小相等,故C选项正确。答案:C6.“探究碰撞中的不变量”的实验中,入射小球m1=15 g,原来静止的被碰小球m2=10 g,由实验测得它们在碰撞前后的xt图象如图所示,由图可知,入射小球碰撞前的m1v1是,入射小球碰撞后的m1v1是,被碰小球碰撞后的m2v2是。由此得出结论。解析:由题图可知碰撞前m1的速度大小v1=0.20.2 m/s=1 m/s,故碰撞前的m1v1=0.0151 kgm/s=0.015 kgm/s。碰撞后m1速度大小v1=0.3-0.20.4-0.2 m/s=
5、0.5 m/s,m2的速度大小v2=0.35-0.20.4-0.2 m/s=0.75 m/s。故m1v1=0.0150.5 kgm/s=0.007 5 kgm/s,m2v2=0.010.75 kgm/s=0.007 5 kgm/s,可知m1v1=m1v1+m2v2。答案:0.015 kgm/s0.007 5 kgm/s0.007 5 kgm/s碰撞中mv的矢量和是守恒的量7.如图所示的装置中,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高度为h的小支柱N上。O点到A球球心的距离为l。使悬线在A球释放前伸直,且线与竖直线的夹角为,A球释放后摆动到最低点时恰与B球相碰,碰撞后,
6、A球把轻质指示针OC推移到与竖直线的夹角为处,B球落到地面上,地面上铺一张盖有复写纸的白纸D。保持角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B球的落点。(1)图中x应是B球初始位置到的水平距离。(2)为了探究碰撞中的不变量,应测得等物理量。(3)用测得的物理量表示:mAvA=;mAvA=;mBvB=。解析:小球A在碰撞前后摆动,满足机械能守恒。小球B在碰撞后做平抛运动,则x应为B球的平均落点到初始位置的水平距离。要得到碰撞前后的mv,要测量mA、mB、l、h、x等,对A,由机械能守恒得mAgl(1-cos )=12mAvA2,则mAvA=mA2gl(1-cos)。碰后对A,有mAgl(1-c
7、os )=12mAvA2,则:mAvA=mA2gl(1-cos)。碰后B做平抛运动,有x=vBt,h=12gt2,所以mBvB=mBxg2h。答案:(1)B球平均落点(2)mA、mB、l、h、x(3)mA2gl(1-cos)mA2gl(1-cos)mBxg2h8.某同学用如图甲装置做“探究碰撞中的不变量”实验。先将1球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的2球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让1球仍从原固定点由静止开始滚下和2球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次。已知1球的质量大于2球的质量。(1)本实验必须测量
8、的物理量有。A.斜槽轨道末端到水平地面的高度hB.1球、2球的质量m1、m2C.1球、2球离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tD.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCE.1球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)为测定未放被碰小球时,1球落点的平均位置,把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O点对齐,图乙给出了1球落点的情况,由图乙可得OB距离应为cm。(3)由实验测得的数据,如果满足等式,那么我们认为在碰撞前后系统的mv是不变的。解析:(1)在高度差一定的情况下,平抛运动的时间一定,由v=xt可知,水平速度和水平射程成正比,故只需测出小球的质量及水平射程。故选项B、D正确。(
9、2)由题图乙可读出,45.8545.95 cm。(3)碰前:m1OB,碰后:m1OA+m2OC只要m1OB=m1OA+m2OC,就可以认为碰撞前后系统的mv的矢量和是不变的。答案:(1)BD(2)45.8545.95(3)m1OB=m1OA+m2OC9.如图所示,在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和带固定挡板的质量都是M的滑块A、B,做探究碰撞中不变量的实验:(1)把两滑块A和B紧贴在一起,在A上放质量为m的砝码,置于导轨上,用电动卡销卡住A和B,在A和B的固定挡板间放一弹簧,使弹簧处于水平方向上的压缩状态。(2)按下电钮使电动卡销放开,同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器,当A和
10、B与挡板C和D碰撞的同时,电子计时器自动停表,记下A运动至C的时间t1,B运动至D的时间t2。(3)重复几次,取t1、t2的平均值。请回答以下几个问题:在调整气垫导轨时应注意;应测量的数据还有;作用前A、B两滑块的速度与质量乘积之和为;作用后A、B两滑块的速度与质量乘积之和为。解析:为了保证滑块A、B作用后做匀速直线运动,必须使气垫导轨水平,需要用水平仪加以调试。要求出A、B两滑块在卡销放开后的速度,需测出A运动至C的时间t1和B运动至D的时间t2,并且要测量出两滑块到挡板的运动距离L1和L2,再由公式v=st求出其速度。设向左为正方向,根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA=L1t1,vB=-L2t2。碰前两滑块静止,v=0,速度与质量乘积之和为0;碰后两滑块的速度与质量乘积之和为(M+m)L1t1-ML2t2。答案:用水平仪测量并调试使得导轨水平A至C的距离L1、B至D的距离L20(M+m)L1t1-ML2t2
