1.1 动量高二物理课后练人教版2019选择性必修第一册含答案.docx

第 1.1 节 动量1 实验原理、操作步骤和实验数据的处理1.利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验时，不需要测量的物理量是(ꢀꢀ)A．滑块的质量B．挡光时间C．挡光片的宽度D．滑块移动的距离【答案】D【解析】根据实验原理可知，滑块的质量、挡光时间、挡光片的宽度都是需要测量的物理量，其中滑块的质量用天平测量，挡光时间用光电计时器测量，挡光片的宽度可事先用刻度尺测量；只有滑块移动的距离不需要测量，D 正确．2.用气垫导轨进行实验时，经常需要使导轨保持水平，检验气垫导轨是否水平的方法之一是，轻推一下滑块，使其先后滑过光电门 1 和光电门 2，如图所示，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录滑块先后经过光电门 1、2 时的遮光时间 Δt 和 Δt ，比较 Δt 和 Δt 即可判断导轨是否水平，为使这种检验更精准，正1212确的措施是(ꢀꢀ)A．换用质量更大的滑块B．换用宽度 Δx 更小的遮光条C．提高测量遮光条宽度 Δx 的精确度D．尽可能增大光电门 1、2 之间的距离 L【答案】D【解析】本题中如果导轨水平，则滑块应做匀速运动，因此要想更准确的进行检验可以增大光电门 1、2 之间的距离，从而更准确的判断速度是否发生变化；而换用质量更大的滑块、宽度更小的遮光条以及提高测量遮光条宽度 Δx 的精确度对速度变化均没有影响，D 正确．3.(多选)某同学用如图所示的(a)图装置来探究碰撞中的守恒量，图中 PQ 是斜槽，QR 为水平槽，(b)图是多 次实验中某球落到位于水平地面记录纸上得到 10 个落点痕迹，有关该实验的一些说法，正确的有(ꢀꢀ)A．入射球和被碰球必须是弹性好的，且要求两球的质量相等，大小相同B．被碰球静止放在槽口，入射球必须每次从轨道的同一位置由静止释放C．小球碰撞前后的速度不易测量，所以通过测小球“平抛运动的射程”间接地解决D．图(b)可测出碰撞后某球的水平射程为 58.5 cm(或取 58.2 cm－58.8 cm 之间某值)【答案】BC【解析】为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，为发生对心碰撞，两球半径应相等，A 错误；为保证小球的速度相等，被碰球静止放在槽口，入射球必须每次从轨道的同一位置由静止释放，B 正确；小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，小球碰撞前后的速度不易测量，可通过测小球“平抛运动的射程”间接地解决，C 正确；由图示刻度尺可知，图(b)可测出碰撞后某球的水平射程为 64.7 cm(64.2 cm－65.2 cm均正确)，D 错误．4.用如图所示的装置也可以完成“探究碰撞中的不变量”实验．(1)若实验中选取的 A、B 两球半径相同，为了使 A、B 发生一维碰撞，应使两球悬线长度________，悬点O 、O 之间的距离等于________．12(2)若 A、B 两球的半径不相同，利用本装置能否完成实验？如果你认为能完成，请说明如何调节？【答案】(1)相等ꢀ球的直径ꢀ(2)见解析【解析】(1)为了保证一维碰撞，碰撞点应与两球同在一条水平线上．故两球悬线长度相等，O 、O 之间距12离等于球的直径．(2)如果两球的半径不相等，也可完成实验．调整装置时，应使 O 、O 之间距离等于两球12的半径之和，两球静止时，球心在同一水平高度上．5.在“探究碰撞中的不变量”实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验．把两个小球用等长的细线悬挂(使 两小球在竖直方向静止时，刚好接触)，让 B 球静止，拉起 A 球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起．实验过程中除了要测量 A 球被拉起的角度 θ 及它们碰后摆起的最大角度 θ 之外，还需测量________(写12出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的守恒量．用测量的物理量表示碰撞中的守恒量应满足的关系式是：________.【答案】两球质量 mA、mBꢀmA＝(mA＋mB)【解析】碰撞中的守恒量是两球质量与速度的乘积之和，即 mA＝(mA＋mB)，整理得 mA ＝(mA＋mB).6.某同学设计了一个用打点计时器“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使之做匀速直线运动，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直线运动，他设计的装置如图所示．在小车 A 后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为 50Hz，长木板的一端下垫着小木片用以平衡摩擦力．(1)若已得到打点纸带如图所示，测得各计数点间距离并标在图上，A 为运动起始的第一点．则应选________段来计算小车 A 碰撞前的速度，应选______段来计算 A 和 B 碰撞后的共同速度．(2)已测得小车 A 的质量 m ＝0.40 kg，小车 B 的质量 m ＝0.20 kg，由以上的测量结果可得：碰撞前两车质12量与速度乘积之和为________ kg·m/s；碰撞后两车质量与速度乘积之和为________ kg·m/s.(3)结论：________________________________________________________________________.【答案】(1)BCꢀDEꢀ(2)0.420ꢀ0.417ꢀ(3)在误差允许的范围内，碰撞前两车质量与速度乘积之和等于碰撞后两车质量与速度乘积之和【解析】(1)从分析纸带上打点的情况看，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大的速度，而 AB段相同时间内间隔不一样，说明刚开始运动速度不稳定，因此 BC 段较准确地描述了小车 A 碰撞前的运动情 况，故应选用 BC 段计算 A 碰撞前的速度；从 CD 段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在 DE 段小车运动稳定，故应选 DE 段计算小车 A 和 B 碰撞后的共同速度．(2)小车 A 碰撞前速度 v1＝＝m/s＝1.05 m/s小车 A 碰撞前的质量与速度乘积为 m v ＝0.40×1.050 kg·m/s＝0.420 kg·m/s.11碰撞后小车 A、B 有共同速度 v′＝＝m/s＝0.695 m/s，碰撞后两车的质量与速度乘积之和为m v′＋m v′＝(m ＋m )v′＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s.1212(3)在误差允许的范围内，可以认为碰撞前两车质量与速度乘积之和等于碰撞后两车质量与速度乘积之和．7.某同学设计了一个探究碰撞中的不变量的实验：将打点计时器固定在光滑的长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车 A 的后面．让小车 A 运动，小车 B 静止．在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图甲，碰撞时撞针插入橡皮泥把两小车粘合成一体．他在安装好实验装置后，先接通电源然后轻推小车A，使 A 获得一定的速度，电磁打点计时器在纸带上打下一系列的点，已知电源频率为 50 Hz.(1)实验中打出的纸带如图乙所示，并测得各计数点间距标在图上，则应选__________段计算 A 的碰前速度；应选__________段计算 A 和 B 碰后的共同速度(填“BC”、“CD”或“DE”)．(2)已测得小车 A 的质量 m ＝0.20 kg，小车 B 的质量 m ＝0.10 kg，由以上测量结果可得：碰前 A、B 两小车12质量和速度的乘积之和为________ kg·m/s；碰后 A、B 两小车质量和速度的乘积之和为__________ kg·m/s.(计算结果均保留三位有效数字)【答案】(1)BCꢀDEꢀ(2)0.210ꢀ0.209【解析】(1)A 与 B 碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，可知通过 BC 段来计算 A 的碰前速度，通过 DE 段计算 A 和 B 碰后的共同速度．(2)A 碰前的速度：v1＝碰后共同速度：v2＝＝m/s＝1.05 m/s＝m/s＝0.695 m/s. 碰前 A、B 两小车质量和速度的乘积之和：m v ＝0.2×1.05 kg·m/s＝0.210 kg·m/s11碰后的 A、B 两小车质量和速度的乘积之和：(m ＋m )v ＝0.3×0.695 kg·m/s＝0.209 kg·m/s1228.某同学设计如图(甲)所示的装置，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，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 在记录纸上的垂直投影点，B 球落点痕迹如图(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于 G、R、O 所在的平面，米尺的零点与 O 点对齐．(1)碰撞后 B 球的水平射程是________cm.(2)在以下的选项中，本次实验必须进行的测量是________．A．水平槽上未放 B 球时，A 球落点位置到 O 点的距离B．A 球与 B 球碰撞后，A、B 两球落点位置到 O 点的距离C．A、B 两球的质量D．G 点相对于水平槽面的高度(3)若本实验中测量出未放 B 球时 A 球落点位置到 O 点的距离为 xA，碰撞后 A、B 两球落点位置到 O 点的距离分别为 xA′、xB′，A、B 两球的质量分别为 mA、mB，已知 A、B 两球半径均为 r，则通过式子________________即可验证 A、B 两球碰撞中的不变量．【答案】(1)65.0(64.5～65.5 均可)ꢀ(2)ABCꢀꢀ(3)mAxA＝mAxA′＋mBxB′【解析】(1)由于偶然因素的存在，重复操作时小球的落点不可能完全重合，如图(乙)所示，处理的办法是用一个尽可能小的圆将“所有落点位置”包括在内(其中误差较大的位置可略去)，此圆的圆心即可看做小球 10次落点的平均位置，则碰撞后 B 球的水平射程等于圆心到 O 点的距离，由图(乙)可得此射程约为 65.0 cm.(2)由于 A、B 离开水平槽末端后均做平抛运动，平抛高度相同，运动时间相等，因此可以用平抛运动的水平位移表示小球做平抛运动的初速度，没有必要测量 G 点相对于水平槽面的高度，故 A、B 均正确，D 错误；要验证碰撞前后质量与速度的乘积是否守恒，必须测量 A、B 两球的质量，C 正确． (3)依题意知，碰撞前 A 球做平抛运动的水平位移为 xA，碰撞后 A、B 做平抛运动的水平位移分别为 xA′、xB′，由于碰撞前、后两球做平抛运动的时间相等，因此通过式子 mAxA＝mAxA′＋mBxB′即可验证 A、B 两球碰撞中的不变量．2 实验误差及注意事项9.(多选)下列关于打点计时器或光电门的测速，说法正确的是(ꢀꢀ)A．打点计时器使用的电源是直流电源B．打点计时器两计时点之间的时间间隔等于电源的周期C．光电门的挡光板越窄越好D．使用打点计时器时，要先接通电源，再松开纸带【答案】BCD【解析】打点计时器使用的电源是交流电源．10.(多选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是(ꢀꢀ。