物理(人教版)选修35试题第十六章1实验探究碰撞中的不变量2.doc

第十六章动量守恒定律 实验：研究碰撞中的不变量 1．如图甲所示，在水平圆滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车， 甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获取水平向右的速度 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 正碰并粘在一同运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情 况，如图乙所示，电源频次为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.已测得甲小车 的质量m1＝0.20kg，乙小车的质量m2＝0.10kg，由以上丈量结果可 得：碰前总动量为________kg·m/s；碰后总动量为__________kg·m/s. 图甲 分析：碰撞前  图乙 x＝1.2cm，碰撞后  x′＝0.8cm，T＝0.02s， x 由v＝t得碰前  v甲＝  x t＝0.6m/s；碰后  v＝  x′ t  ＝0.4m/s.碰前总动 量p1＝m1v1＝0.2×0.6kg·m/s＝0.12kgm/s·碰后的总动量：p2＝(m1 m2)v2＝0.3×0.4kg·m/s＝0.12kgm/s·.答案： 2．(1)利用气垫导轨经过频闪照相进行“研究碰撞中的不变量” 这一实验．实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各样情 况，若要求碰撞时动能损失最大应选以下图中的________(填“甲”或 “乙”)；若要求碰撞动能损失最小则应选以下图中的________(填 “甲”或“乙”)(甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥)． (2)某次实验时碰撞前  图甲图乙 B滑块静止，A滑块匀速向  B滑块运动并 发生碰撞，利用频闪照相的方法连续  4次拍摄获取的照片如图丙所 示．已知相邻两次闪光的时间间隔为  T，在这  4次闪光的过程中，  A、 B两滑块均在0～80cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰巧位于 x＝10cm处．若A、B两滑块的碰撞时间及闪光连续的时间极短， 均可忽视不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的________________ 时刻，A、B两滑块质量比mA∶mB＝__________． 图丙 分析：(1)若要求碰撞时动能损失最大，则需两物体碰撞后联合在一同，故应选图中的乙；若要求碰撞动能损失最小则应使两物体发生完整弹性碰撞，即选图中的甲；(2)由图可知，第1次闪光时，滑块A恰巧位于x＝10cm处；第二次A在x＝30cm处；第三次A在 T x＝50cm处；碰撞在x＝60cm处，从第三次闪光到碰撞的时间为2， 则可知碰撞发生在第1次闪光后的2.5T时刻；若设碰前A的速度为 v v，则碰后A的速度为－2，B的速度为v，依据动量守恒定律可得： mA ＝－ A ·v＋m·v，解得：mA＝2 v m 2 mB3 答案：(1)乙 甲(2)2.5T 2∶3 3．以下图为气垫导轨上两个滑块A、B互相作用后运动过程 的频闪照片，频闪的频次为10Hz.开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用细绳连结，细绳烧断后，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，依据照片 记录的信息，细绳烧断后，A滑块做________运动，其速度大小为 ________m/s，本实验得出的结论是． 分析：由题图可知，细绳烧断后A、B均做匀速直线运动，开始 时：vA＝0，vB＝0，A、B被弹开后，v′A＝0.09m/s， v′B＝0.06m/s， mAv′A＝0.2×0.09kg·m/s＝0.018kg·m/s， mBv′B＝0.3×0.06kg·m/s＝0.018kg·m/s， 由此可得：mAv′A＝mBv′B， 即0＝mBv′B－mAv′A. 结论：两滑块构成的系统在互相作用前后质量与速度乘积的矢量 和守恒． 答案：匀速直线0.09两滑块构成的系统在互相作用前后质量 与速度乘积的矢量和守恒 4.用以下图装置研究碰撞中的不变量，质量为mA的钢球A用 细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，离地面高度为H，O点到A球球心距离为L，使悬线在A球开释前挺直，且线与竖直方向的夹角为α.A球开释后摆到最低点时恰巧与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β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α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s应是B球初始地点到________的水平距离． (2)实验中需要丈量的物理量有哪些？ (3)实验中不变量按照的关系式是如何的？ 分析：由机械能守恒定律可知： mAgL(1－cosα)＝12mAv2A， 则A球向下摆到与B球相碰前的速度为 vA＝2gL（1－cosα）， 碰后  A球的速度  v′＝ A  2gL（1－c