1、2019 高考物理二轮复习探究碰撞中的不变量专项练习1. 探究碰撞中的不变量的实验中, 入射小球m1=15 g, 原来静止的被碰小球 m2=10 g, 由实验测得它们在碰撞前后的 x-t 图象如图所示 , 由图可知 , 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。由此得出结论 。解析 : 由题图可知碰撞前 m1的速度大小 v1= m/s=1 m/s,故碰撞前m1v1=0.0151 kgm/s=0.015 kgm/s。碰撞后 m1速度大小v1= m/s=0.5 m/s,m2的速度大小v2= m/s=0.75 m/s。故 m1v1=0.01
2、50.5 kgm/s=0.007 5 kgm/s, m2v2=0.010.75 kgm/s=0.007 5 kgm/s,可知 m1v1=m1v1+m2v2。答案 :0.015 kgm/s 0.007 5 kgm/s 0.007 5 kgm/s碰撞中 mv的矢量和是守恒的量2. 如图所示的装置中 , 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。O点第 1页到 A 球球心的距离为l 。使悬线在 A 球释放前伸直 , 且线与竖直线的夹角为 ,A 球释放后摆动到最低点时恰与B 球相碰 , 碰撞后 ,A 球把轻质指示针OC推移到与竖直线的夹角
3、为处,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 x 应是 B 球初始位置到的水平距离。(2) 为了探究碰撞中的不变量 , 应测得 等物理量。(3) 用测得的物理量表示 :mAvA=;mAvA=;mBvB= 。解析 : 小球 A 在碰撞前后摆动, 满足机械能守恒。小球B 在碰撞后做平抛运动, 则 x 应为 B 球的平均落点到初始位置的水平距离。要得到碰撞前后的mv,要测量 mA、 mB、 l 、h、 x等 , 对 A, 由机械能守恒得mAgl(1-cos )=mA,则 mAvA=mA。碰后对 A, 有m
4、Agl(1-cos )=mAvA2,则 mAvA=mA。碰后 B 做平抛运动 , 有 x=vBt,h=gt2, 所以 mBvB=mBx。答案 :(1)B球平均落点(2)mA 、mB、 l 、 h、 x(3)mA mA mBx3. 某同学用如图甲装置做探究碰撞中的不变量实验。先将1第 2页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压痕, 重复 10 次 ; 再把同样大小的2 球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止, 让 1 球仍从原固定点由静止开始滚下和2 球相碰后 , 两球分别落在记录纸的不同位置处 , 重复 10 次。已知1 球的质量大于2 球的质量。(1) 本实
5、验必须测量的物理量有。A. 斜槽轨道末端到水平地面的高度hB.1 球、 2 球的质量m1、 m2C.1 球、 2 球离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tD. 记录纸上O点到 A、B、 C 各点的距离OA、 OB、OCE.1 球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2) 为测定未放被碰小球时 ,1 球落点的平均位置 , 把刻度尺的零刻线跟记录纸上的 O点对齐 , 图乙给出了 1 球落点的情况 , 由图乙可得 OB距离应为 cm。(3) 由实验测得的数据 , 如果满足等式 , 那么我们认为在碰撞前后系统的 mv是不变的。解析 :(1) 在高度差一定的情况下 , 平抛运动的时间一定 , 由v
6、=可知 , 水平速度和水平射程成正比, 故只需测出小球的质量及水平射程。故选项B、 D 正确。(2) 由题图乙可读出 ,45.8545.95 cm 。(3) 只要 m1OB=m1OA+m2OC,就可以认为碰撞前后系统的 mv 的矢量和是不变的。第 3页答案 :(1)BD (2)45.8545.95 (3)m1OB=m1OA+m2OC4. 如图所示 , 在实验室用两端带竖直挡板 C、D 的气垫导轨和带固定挡板的质量都是 M的滑块 A、 B, 做探究碰撞中不变量的实验 :(1) 把两滑块 A 和 B 紧贴在一起 , 在 A 上放质量为 m的砝码 ,置于导轨上 , 用电动卡销卡住A 和 B, 在 A
7、 和 B 的固定挡板间放一弹簧 , 使弹簧处于水平方向上的压缩状态。(2) 按下电钮使电动卡销放开 , 同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器 , 当 A 和 B 与挡板 C 和 D 碰撞的同时 , 电子计时器自动停表 , 记下 A 运动至 C 的时间 t1,B 运动至 D 的时间 t2 。(3) 重复几次 , 取 t1 、t2 的平均值。请回答以下几个问题:在调整气垫导轨时应注意;应测量的数据还有;作用前 A、 B 两滑块的速度与质量乘积之和为; 作用后 A、 B两滑块的速度与质量乘积之和为。解析 : 为了保证滑块A、 B 作用后做匀速直线运动, 必须使气垫导轨水平 , 需要用水平仪加以调试。要求出 A、 B 两滑块在卡销放开后的速度 , 需测出 A 运动至 C 的时间 t1 和 B 运动至 D的时间 t2, 并且要测量出两滑块到挡板的运动距离 L1 和 L2, 再由公式 v=求出其速度。第 4页设向左为正方向, 根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA=,vB=- 。碰前两滑块静止,v=0, 速度与质量乘积之和为0;碰后两滑块的速度与质量乘积之和为(M+m)-M。答案 : 用水平仪测量并调试使得导轨水平A 至 C 的距离 L1、B 至 D 的距离 L2 0 (M+m)-M第 5页
