人教版高中物理必修部分第5讲二A1

高效作业知能提升一、选择题1．在“验证动量守恒定律”的实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中，正确的是()A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，误差越小B．释放点越高，两球碰后水平位移越大，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C．释放点越高，两球相碰时相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，水平槽对被碰小球的阻力越小解析：该实验产生误差的主要原因有：(1)两球相碰时水平方向受外力的影响；(2)小球做平抛运动时水平位移测量不准确；(3)没有确保两球在水平方向发生正碰，综上可知B、C选项正确．答案：BC2．在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验必须要求的条件是()A．斜槽轨道必须是光滑的B．斜槽轨道末端的切线是水平的C．入射球每次都要从同一高度由静止滚下D．碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行解析：做本实验时，应注意每次实验时入射小球与被碰小球碰前速度相同，且方向水平，故B、C、D三项正确．至于斜槽是否光滑无需考虑，A项错误．答案：BCD3．某同学利用计算机模拟A、B两球碰撞来验证动量守恒，已知A、B两球质量之比为2∶3，用A球作入射球，初速度为v1＝1.2m/s，让A球与静止的B球相碰，若规定以v1的方向为正，则该同学记录碰后的数据中，肯定不合理的是()序号ABCDv1′/(m·s－1)0.480.60－1.20－0.24v2′/(m·s－1)0.480.401.600.96解析：根据碰撞特点：动量守恒、碰撞后机械能不增加、碰后速度特点可以判断不合理的是B、C.答案：BC二、非选择题4．在“验证碰撞中的守恒量”的实验中，也可以探索mv2这个量(对应于动能)的变化情况．(1)若采用弓形弹片弹开滑块的方案，如图1－2－6(a)所示，弹开后的mv2的总量__________弹开前mv2的总量，这是因为________________________．(2)若采用图1－2－6(b)图的方案，碰撞前mv2的总量__________碰后mv2的总量，说明弹性碰撞中，__________守恒．(3)若采用图1－2－6(c)图的方案，碰撞前mv2的总量__________碰后mv2的总量，说明非弹性碰撞中，存在__________损失．图1－2－6答案：(1)大于弹片的弹性势能转化为滑块的动能(2)等于机械能(3)大于机械能5．某同学设计了一个用打点计时器做“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1－2－7(a)所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力．图1－2－7(1)若已测得打点纸带如图1－2－7(b)所示，并测得各计数点间距(已标在图上)．A为运动的起点，则应选__________段来计算A碰前速度，应选__________段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)．(2)已测得小车A的质量m1＝0.40kg，小车B的质量m2＝0.20kg，由以上测量结果可得：碰前mAv0＝__________kg·m/s；碰后(mA＋mB)．v共＝________kg·m/s.解析：(1)从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算A的碰前速度．从CD段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段内小车运动稳定，故应选用DE段计算碰后A和B的共同速度．(2)小车A在碰撞前的速度：v0＝BC5×1f＝10.50×10－2m5×0.02s＝1.050m/s，小车A在碰撞前：mAv0＝0.40kg×1.050m/s＝0.420kg·m/s.碰撞后A、B的共同速度：v共＝DE5×1f＝6.95×10－2m5×0.02s＝0.695m/s，碰撞后：(mA＋mB)v共＝(0.20＋0.40)kg×0.695m/s＝0.417kg·m/s.答案：(1)BCDE(2)0.4200.4176．碰撞的恢复系数的定义为e＝|v2－v1||v20－v10|，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度．弹性碰撞的恢复系数e＝1，非弹性碰撞的e＜1.某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图1－2－8所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的钢质小球1和2(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞)，且小球1的质量大于小球2的质量．图1－2－8实验步骤如下：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O.第一步，不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置．第二步，把小球2放在斜槽前端边缘处的B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置．第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．在上述实验中，(1)P点是______________________的平均位置；M点是______________________的平均位置；N点是______________________的平均位置．(2)请写出本实验的原理____________________________________________________；写出用测量的量表示的恢复系数的表达式______________________________________.(3)三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球的质量是否有关？______________________________________.解析：(1)P点是碰撞前小球1落点的平均位置；M点是小球1与小球2碰后小球1落点的平均位置；N点是碰撞后小球2落点的平均位置．(2)原理：小球从槽口B飞出后做平抛运动的时间相同，假设运动时间为t，则有OP＝v10t，OM＝v1t，ON＝v2t，小球2碰撞前静止，即v20＝0(或能说明小球从槽口B飞出后做平抛运动的时间相同，所测量的线段长度与相应的水平速度成正比也正确)．表达式：e＝v2－v1v10－v20＝ON－OMOP－0＝ON－OMOP.(3)OP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关．答案：见解析图1－2－97．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不变量，实验装置如图1－2－9所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB.b．调整气垫导轨，使导轨处于水平．c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止地放置在气垫导轨上．d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1.e．按下开关放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.(1)实验中还应测量的物理量是________________．(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式__________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是___________________．(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式．___________________________________.解析：(1)要测量B的速度必须要先测出B的位移和所用时间，故还应测量的物理量为B的右端至D板的距离L2.(2)因为碰撞之前两物体都静止即总动量为零，所以要得出守恒的量是mv的矢量和，需得到关系式mAL1t1－mBL2t2＝0.给验证带来误差的原因有测量时间、距离等存在误差，阻力、气垫导轨不水平等造成误差(只要答对其中两点即可)．(3)根据能量守恒定律，A、B两物体运动的动能来源于静止时压缩弹簧的弹性势能，故根据动能的总和可求弹簧的弹性势能，即Ep＝12mAL21t21＋12mBL22t22.答案：(1)B的右端至D板的距离L2(2)mAL1t1－mBL2t2＝0测量时间，距离等存在误差，阻力、气垫导轨不水平等(只要答对其中两点即可)(3)能Ep＝12mAL21t21＋12mBL22t22