新教材適用高中物理第一章動量守恒定律4.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律課后習(xí)題新人教版選擇性必修第一冊

.試驗(yàn):驗(yàn)證動量守恒定律基礎(chǔ)鞏固1.利用氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動量守恒定律的試驗(yàn)時(shí),不須要測量的物理量是()A.滑塊的質(zhì)量 B.擋光時(shí)間C.擋光片的寬度 D.滑塊移動的距離答案:D解析:依據(jù)試驗(yàn)原理可知,滑塊的質(zhì)量、擋光時(shí)間、擋光片的寬度都是須要測量的物理量,其中滑塊的質(zhì)量用天平測量,擋光時(shí)間用數(shù)字計(jì)時(shí)器測量,擋光片的寬度可事先用游標(biāo)卡尺測量;只有滑塊移動的距離不須要測量,故選項(xiàng)D正確。2.(多選)在利用氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動量守恒定律的試驗(yàn)中,哪些因素可導(dǎo)致試驗(yàn)誤差()A.導(dǎo)軌安放不水平B.滑塊上擋光板傾斜C.兩滑塊質(zhì)量不相等D.兩滑塊碰后連在一起答案:AB解析:導(dǎo)軌不水平,滑塊速度將會受重力影響,A項(xiàng)可導(dǎo)致試驗(yàn)誤差;擋光板傾斜會導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段滑塊通過的位移,導(dǎo)致速度計(jì)算出現(xiàn)誤差,B項(xiàng)可導(dǎo)致試驗(yàn)誤差。3.驗(yàn)證動量守恒定律的試驗(yàn)中,入射小球m1=15g,原來靜止的被碰小球m2=10g,由試驗(yàn)測得它們在碰撞前后的x-t圖像如圖所示,由圖可知,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。由此得出結(jié)論

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答案:0.015kg·m/s0.0075kg·m/s0.0075kg·m/s在誤差允許范圍內(nèi),碰撞過程中mv的矢量和守恒解析:由題圖可知碰撞前m1的速度大小v1=0.故碰撞前m1v1=0.015×1kg·m/s=0.015kg·m/s碰撞后m1的速度大小v1'=0.3-m2的速度大小v2'=0.35-故m1v1'=0.015×0.5kg·m/s=0.0075kg·m/sm2v2'=0.01×0.75kg·m/s=0.0075kg·m/s可知m1v1=m1v1'+m2v2',在誤差允許范圍內(nèi),碰撞過程中mv的矢量和守恒。4.利用如圖所示的試驗(yàn)裝置,驗(yàn)證動量守恒定律,由于小球的下落高度是定值,所以,小球落在地面上的水平位移就代表了平拋運(yùn)動時(shí)水平初速度的大小,這樣碰前速度和碰后速度就可以用平拋運(yùn)動的水平位移來表示。(1)(多選)為了試驗(yàn)盡量精確,以下要求正確的是。

A.入射小球的半徑應(yīng)當(dāng)大于被碰小球的半徑B.入射小球的半徑應(yīng)當(dāng)?shù)扔诒慌鲂∏虻陌霃紺.入射小球每次應(yīng)當(dāng)從斜槽的同一位置由靜止滑下D.斜槽末端必需是水平的(2)(多選)關(guān)于小球的落點(diǎn),下列說法正確的是。

A.假如小球每次從斜槽的同一位置由靜止滑下,重復(fù)幾次的落點(diǎn)肯定是完全重合的B.由于偶然因素存在,重復(fù)操作時(shí)小球的落點(diǎn)不會完全重合,但是落點(diǎn)應(yīng)當(dāng)比較密集C.測定落點(diǎn)P的位置時(shí),假如幾次落點(diǎn)的位置分別為P1,P2,…,Pn,則落點(diǎn)的平均位置lOP=lD.盡可能用最小的圓把各個(gè)落點(diǎn)圈住,這個(gè)圓的圓心位置就是小球落點(diǎn)的平均位置答案:(1)BCD(2)BD解析:(1)只有兩個(gè)小球的半徑相等,才能保證碰后小球做平拋運(yùn)動,所以A錯(cuò)誤,B正確;入射小球每次應(yīng)當(dāng)從斜槽的同一位置由靜止滑下,才能使得小球做平拋運(yùn)動的落點(diǎn)在同一位置,所以C正確;斜槽末端必需水平也是保證小球碰后做平拋運(yùn)動的必要條件,所以D正確。(2)為了提高試驗(yàn)的精確性,須要重復(fù)多次,找到小球做平拋運(yùn)動落點(diǎn)的平均位置,只有這樣,才能有效減小偶然誤差,因此B、D選項(xiàng)正確。5.在用氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動量守恒定律試驗(yàn)時(shí),左側(cè)滑塊質(zhì)量m1=170g,右側(cè)滑塊質(zhì)量m2=110g,擋光片寬度為s=3.00cm,兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片,并用細(xì)線連在一起,如圖所示。起先時(shí)兩滑塊靜止,燒斷細(xì)線后,兩滑塊分別向左、右方向運(yùn)動。擋光片通過光電門的時(shí)間分別為Δt1=0.32s,Δt2=0.21s,則兩滑塊的速度分別為v1'=m/s,v2'=m/s。燒斷細(xì)線前m1v1+m2v2=kg·m/s,燒斷細(xì)線后m1v1'+m2v2'=kg·m/s。可得到的結(jié)論是

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答案:0.094-0.14302.5×10-4在試驗(yàn)誤差的允許范圍內(nèi),m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'解析:取向左方向?yàn)檎?兩滑塊速度v1'=sΔt1=v2'=-sΔt2=-燒斷細(xì)線前兩滑塊靜止,所以m1v1+m2v2=0燒斷細(xì)線后m1v1'+m2v2'=(0.170×0.094-0.110×0.143)kg·m/s=2.5×10-4kg·m/s,在試驗(yàn)誤差的允許范圍內(nèi),m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。6.某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動量守恒定律的試驗(yàn),氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示,所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上勻稱分布著肯定數(shù)量的小孔,向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣,壓縮空氣會從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂移在導(dǎo)軌上,如圖乙所示,這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。甲乙丙丁(1)下面是試驗(yàn)的主要步驟:①安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)整氣墊導(dǎo)軌的調(diào)整旋鈕,使導(dǎo)軌水平;②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣;③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè),將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和彈射架并固定在滑塊1的左端,調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動時(shí),紙帶始終在水平方向;④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的彈射裝置;⑤把滑塊2(所用滑塊1、2如圖丙所示)放在氣墊導(dǎo)軌的中間;⑥先,然后,讓滑塊帶動紙帶一起運(yùn)動;

⑦取下紙帶,重復(fù)步驟④⑤⑥,選出較志向的紙帶如圖丁所示;⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g,滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g。(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn),通過計(jì)算可知,兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為kg·m/s;兩滑塊相互作用后質(zhì)量與速度的乘積之和為kg·m/s。(保留三位有效數(shù)字)

(3)試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要緣由是

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答案:(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔間有摩擦解析:(2)相互作用前滑塊1的速度v1=0.20.1m/s=2m/s,其質(zhì)量與速度的乘積為0.310kg×2m/s=0.620kg·m/s。相互作用后滑塊1和滑塊2具有相同的速度v=0.1680.14m/s=1.2m/s,其質(zhì)量與速度的乘積之和為(0.310kg+0實(shí)力提升1.一同學(xué)設(shè)計(jì)了下面驗(yàn)證動量守恒定律的方案:在一塊短木板上釘兩條剖成兩半的鉛筆(除去筆芯)作為滑槽。把一條輕竹片彎成“∩”形,中間用細(xì)線拴住成為竹弓,將它置于短板上的滑槽里,緊挨竹弓兩端各放置一個(gè)小球,如圖所示。試驗(yàn)時(shí),把這套裝置放在桌子的一角上。在木板兩頭的地上各鋪放一張白紙并蓋上復(fù)寫紙。用火柴燒斷細(xì)線,竹弓馬上將兩小球彈出,小球落在復(fù)寫紙上,在白紙上打出兩個(gè)印痕。(1)須要測量的量是。

A.兩小球的質(zhì)量m1、m2及拋出的射程x1、x2B.球拋出的高度hC.球下落的時(shí)間tD.細(xì)線的長度l(2)若等式[用(1)中的相關(guān)字母符號表示]成立,則表明系統(tǒng)動量守恒。答案:(1)A(2)m1x1=m2x2解析:(1)在驗(yàn)證動量守恒定律的試驗(yàn)中應(yīng)測兩小球的質(zhì)量和作用前后的速度。已知兩小球初速度為0,竹弓彈開后兩球都做平拋運(yùn)動,下落的高度相同,所以兩小球在空中飛行的時(shí)間相同,而水平射程x=vt,即x∝v,所以可以用水平射程代表速度,A正確。(2)若0=m1x1-m2x2,即m1x1=m2x2成立,則表明兩小球和竹弓組成的系統(tǒng)動量守恒。2.用如圖所示的裝置探究碰撞中的不變量,質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N上,離地面高度為h,O點(diǎn)到A球球心的距離為l,使懸線在A球靜止釋放前伸直,且線與豎直方向的夾角為α,A球釋放后擺到最低點(diǎn)時(shí)恰好與B球正碰,碰撞后,A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處,B球落到地面上,地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D。保持α角度不變,多次重復(fù)上述試驗(yàn),白紙上記錄到多個(gè)B球的落地點(diǎn)。(1)圖中s應(yīng)是B球初始位置到的水平距離。

(2)試驗(yàn)中須要測量的物理量有哪些?(3)試驗(yàn)中不變量遵循的關(guān)系式是怎樣的?答案:(1)落地點(diǎn)(