16.1 实验：探究碰撞中的不变量—2020-2021学年人教版高中物理选修3-5同步训练（学生+教师版）

1实验：探究碰撞中的不变量 一、单选题 1．关于“探究碰撞中的不变量”实验，下列说法不正确的是（ ） A．实验要求碰撞一般为一维碰撞 B．实验中的不变量是系统中物体各自的质量与速度的乘积之和 C．只需找到一种情境的不变量即可，结论对其他情境也同样适用 D．进行有限次实验找到的不变量，具有偶然性，结论还需要实践检验 2．如图所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图.在本实验中，实验必须要求的条件是（ ） A．斜槽轨道应尽可能光滑 B．斜槽轨道末端的切线水平 C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放 D．入射小球与被碰小球满足， 3．完成题目中的实验后，实验小组对上述装置进行了如图所示的改变. a.在木板表面先后钉上白纸和复印纸，并将木板竖直立于靠近槽口处，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； b.将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上得到痕迹P； c.把半径相同的小球B静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点C由静止释放，与小球B相碰后，两球撞在木板上得到痕迹M和N； d.用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为、，，请你写出用直接测量的物理量来验证两球碰撞过程中系统的质量和速度的乘积不变的表达式：_____________________________________.（小球A、B的质量分别为、） 4．某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：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。他设计的装置如图甲所示，在小车后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。 (1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距（已标在图上）。A为运动的起点，则应选_____段来计算A碰前的速度，应选_________来计算A和B碰后的共同速度（以上两空选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”）。 (2)小车A质量m1=0.4kg，小车B质量m2=0.2kg，碰后两小车的总动量为_____kg·m/s。 5．在“验证动量守恒定律”的实验中。实验装置及实验中小球运动轨迹及平均落点的情况如图所示，回答下列问题： (1)本实验需要测量的物理量是 ______（填选项前的字母）。 A．小球的质量ma、mb B．小球离开斜槽后飞行的时间ta、tb C．小球离开斜槽后飞行的水平射程xA、xB、xC D．槽口到水平地面的竖直高度H (2)实验中重复多次让小球a从斜槽上的同一位置释放，其中“同一位置释放”的目的是________。 (3)放置被碰小球b前后，小球a的落点位置为分别为图中的_______和______。 6．某实验小组在进行“探究碰撞中的不变量”的实验入射小球与被碰小球半径相同. （1）实验装置如图甲所示先不放B小球，使A小球从斜槽上某一固定点C（图中未画出）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小球静置于水平槽前端边缘处，让A小球仍从C处由静止滚下，A小球和B小球碰撞后分别落在记录纸上留下各自落点的痕迹.如图乙所示，记录纸上的O点是重锤所指的位置，M、P、N分别为落点的痕迹.未放B小球时，A小球落地点是记录纸上的________点. 甲 乙 （2）实验中可以将表达式转化为来进行验证，其中、、为小球做平抛运动的水平位移，可以进行这种转化的依据是________.（请你选择一个最合适的答案） A．小球飞出后的加速度相同 B．小球飞出后，水平方向的速度相同 C．小球在空中水平方向都做匀速直线运动，水平位移与时间成正比 D．小球在空中水平方向都做匀速直线运动，又因为从同高度平抛运动时间相同所以水平位移与初速度成正比。 7．如图（a）所示在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，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的运动情况，如图（b）所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为________，碰撞后的共同速度大小为________. 8．用如图所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为9.0 mm，两滑块被弹簧(图中未画出)弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040 s，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060 s，左侧滑块质量为100 g，左侧滑块的m1v1＝________g·m/s，右侧滑块质量为150 g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1