第一节实验：探究碰撞中的不变量限时训练

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1、试卷第 1 页，总 3 页第一节 实验：探究碰撞中的不变量限时训练 赵春光 罗均班级_ 姓名_分数_1用如图所示装置来验证动量守恒定律，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，使悬线在A 球释放前伸直，O 点到 A 球球心的距离为 L，且线与竖直线夹角为，A 球释放后摆到最低点时恰与 B 球正碰，碰撞后，A 球把轻质指示针OC 推移到与竖直线夹角 处，B 球落到地面上，地面上铺有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。图中 S是 B 球初始位置到 B 球平均落点的水平距离

2、。（1）用题中所给的物理量表示碰撞后 A 球、B 球的动量：PA/= ；P B/= 。（2）用题中所给的物理量表示需要验证的动量守恒表达式： 2某同学把两块质量不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻质弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒。（1）两木块离开桌面之后做_运动。（2）该同学必须用_（填写实验器材）测量出两木块的_（填写物理量，并标明物理符号） ；还要用 _（填写实验器材）测量出两木块落地时的_（填写物理量，并标明物理符号） 。（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是_。3某同学用图所示装置来验证动

3、量守恒定律，实验时先让 a 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痕迹，重复 10 次；然后再把 b 球放在斜槽轨道末端的最右端附近静止，让 a 球仍从原固定点由静止开始滚下，和 b 球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复 10 次回答下列问题：（1）在安装实验器材时斜槽的末端应 。（2）小球 a、b 质量 ma、m b 的大小关系应满足 ma mb，两球的半径应满足 ra rb（选填“”、“”或“=”）。（3）本实验中小 球 落 地 点 的 平 均 位 置 距 O 点 的 距 离 如 图 10 所 示 ，这时小球 a、b 两球碰后的平均落地点依次是图 10

4、 中水平面上的 点和 点。（4）在本实验中结合图 10，验证动量守恒的验证式是下列选项中的 。试卷第 2 页，总 3 页A B COmACbaaOmAbaaOCmBAba（5）经 测 定 ， ma=45.0g， mb=7.5g， 请 结 合 图 分 析 ： 碰 撞 前 、后 ma 的 动 量 分 别 为 p1 与 p1， 则 p1p1= （ 保 留 分 式 ） 。有同学认为，在该实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的水平距离增大。请你用已知的数据，分析和计算出被碰小球 mb 平抛运动水平距离的最大值为 。c4用如图所示的装置验证动量守恒定律。先将质量为 m1 的小

5、球 A 从斜槽轨道上端无初速释放，经轨道末端水平抛出，经时间 t 落在水平地面上的 P 点然后在轨道末端放置质量为 m2 的小球B（两球形状相同，m 1m 2） ，将 A 球从同一位置无初速释放，与球 B 碰撞后，两球分别落在地面上的 M 点和 N 点。轨道末端的重锤线指向地面上的 O 点，测得 ， ， ，忽略abOPcN小球的半径。求：与 B 球碰撞前瞬间 A 球的动量；A 与 B 碰撞过程中，动量守恒的表达式. 5某同学用如图甲所示装置，通过半径相同的 A、B 两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ 是斜槽， QR 为水平槽，实验时先使 A 球从斜槽上某一固定位置 G 由静止开始滚下

6、，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作 10 次，得到 10 个落点痕迹，再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A 球仍从位置 G 由静止开始滚下，和 B 球碰撞后， A、B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作 10 次。图中 O 点是水平槽末端 R 在记录纸上的竖直投影点，B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且在 G、R 、O 所在的平面内，米尺的零点与 O 点对齐。（1）碰撞后 B 球的水平射程应取为 _cm。（2）在以下选项中，本次实验必须进行的测量是_。A水平槽上未放 B 球时，测量 A 球落点位置到 O 点的距离B测量 A 球与 B 球碰撞

7、后， A 球落点位置到 O 点的距离C测量 A 球与 B 球的质量D测量 G 点相对于水平槽面的高度（3）某同学用一把有 50 个小等分刻度的游标卡尺测量小球的直径，由于遮挡，只能看见游标尺的后半部分，如图所示，小球的直径D_mm。试卷第 3 页，总 3 页（4）常用的测量仪器还有螺旋测微器，若某次测量示数如图，则待测长度为_mm。6某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球 1 悬挂于 O 点，使小球 1 的球心到悬点 O 的距离为 L，被碰小球 2 放在光滑的水平桌面上将小球 1 从右方的 A 点（OA 与竖直方向的夹角为 ）由静止释放，摆到最低点时恰与小球 2发生正碰，碰撞后

8、，小球 1 继续向左运动到 C 位置（OC 与竖直方向夹 角为） ，小球 2 落到水平地面上，落点 D 到桌面边缘水平距离为 s，已知重力加速度为 g。（1）实验中已经测得上述物理量中的 、 、L 、s 以及小球 1 的质量 m1 和、小球 2 的质 量 m2，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有_。（2）请用测得的物理量结合已知物理量分别表示碰撞前后小球 1 的动量：p1_ ，p 1_；再用物理量表示碰撞前后小球 2 的动量：p2_ ，p 2_。7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

9、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 (a)所示. 在小车 A 后连着纸带, 电磁打点计时器所用电源频率为 50 Hz, 长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。（1）若已测得打点的纸带如图(b) 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 碰撞前的速度, 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 m10.4kg, 小车 B 的质量 m20.2kg, 则碰前两小车的总动量大小为_kgm/s, 碰后两小车的总动量大小为 _kgm/s。

10、 （计算结果保留三位有效数字）试卷第 1 页，总 6 页第一节参考答案1 （1） ， （2）21APmgLcosBgPmSHABs2 （ 1） 平 抛 运 动 （ 2） 天 平 、 两 木 块 的 质 量 和 ， 、 刻 度 尺 、 两 木 块 落 地 点 到 桌 面 边12缘 的 水 平 距 离 （ 3） 用 所 得 数 据 验 证 动 量 守 恒 的 关 系 是1s， 12ms3 （1）处于水平切线处（2） ；= （3）A ；C （4）B（5） ;48.764 tbmp1cma215 （1）64.8（64.065.0 cm 均可） （2）ABC（3） 16.96 mm（4）6.125 mm

11、（6.1236.127 mm 均可）6 （1）桌面高度 h。 （2） ； ；0；1PgLcos12PmgLcos2gPms7(1) BC DE (2) 0.420 0.417第一节参考答案1 （1） ， （2）21APmgLcosBgPmSHABs试卷第 2 页，总 6 页2 （ 1） 平 抛 运 动 （ 2） 天 平 、 两 木 块 的 质 量 和 ， 、 刻 度 尺 、 两 木 块 落 地 点 到 桌 面 边1m2缘 的 水 平 距 离 （ 3） 用 所 得 数 据 验 证 动 量 守 恒 的 关 系 是1s， 12ms3 （1）处于水平切线处（2） ；= （3）A ；C （4）B（5）

12、;48.764 tbmp1cma215 （1）64.8（64.065.0 cm 均可） （2）ABC（3） 16.96 mm（4）6.125 mm（6.1236.127 mm 均可）6 （1）桌面高度 h。 （2） ； ；0；1PgLcos12PmgLcos2gPms7(1) BC DE (2) 0.420 0.417试卷第 3 页，总 6 页参考答案1 （1） ， （2）21APmgLcosBgPmSHABs【解析】：小球从 A 处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：，解得： ，则 ；210AmgLcosmv（ ） 21AvgLcos21AAPmvgLcos小球 A 与小球

13、 B 碰撞后继续运动，在 A 碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得： ，解得 ，2110AAgLcosmv（ ） 21AvgLcos；2APmv碰前小球 B 静止，则 ；碰撞后 B 球做平抛运动，水平方向： 竖直方向 ，0BP Bsvt， 21Hgt解得 ，则碰后 B 球的动量 ；2BgvSH 2BBgPmvSH由动量守恒定律可知，实验需要验证的表达式为：；1212AABgmgLcosmgLcosS考点：验证动量守恒定律，2 （ 1） 平 抛 运 动 （ 2） 天 平 、 两 木 块 的 质 量 和 ， 、 刻 度 尺 、 两 木 块 落 地 点 到 桌 面 边1m2缘 的

14、 水 平 距 离 （ 3） 用 所 得 数 据 验 证 动 量 守 恒 的 关 系 是1s， 12ms【解析】 （1）木块离开桌面后，速度为水平方向，所以做平抛运动。（2） （3）取木块 1 的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛初速度分别为 ，平1212v、 ， 、抛运动的水平位移分别为 ，平抛运动的时间为 需要验证的方程： ，又12s、 t 0m，代入得到 ，故需要测量两木块的质量 和 ，两木块落地点到12svtt， 2ms12桌面边缘的水平距离 。 所以需要的器材为刻度尺、天平12s，考点：验证物体间相互作用时动量守恒试卷第 4 页，总 6 页3 （1）处于水平切线处（2） ；= （3）A ；C （4）B（5） ;148.76【解析】：（1）为了得到水平的初速度，斜槽的末端处于水平切线处（2）为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求 ，在小球碰撞过程中水平方向动量abr守恒，故有 ，在碰撞过程中动能守恒，故有 解得012abmvv 222011aabmvmv，要碰后 a 的速度 ，即 ，所以10bav10 0abm