高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律练习题，共11页。试卷主要包含了5cm，气垫导轨等内容，欢迎下载使用。
 2020-2021学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册同步课时作业 （4）实验：验证动量守恒定律1.某中学实验小组的同学在“验证动量守恒定律”时，利用了如图所示的实验装置进行探究，下列说法正确的是(   )A.要求斜槽一定是光滑的且斜槽的末端必须水平B.入射球每次释放点的高度可以任意调节C.入射球和被碰球的直径必须相等D.入射球的质量必须与被碰球的质量相等2.若采用图中甲、乙两种实验装置来验证动量守恒定律(图中小球半径相同、质量均已知,且,B的球心与在同一水平线上),下列说法正确的是(   )A. 采用图甲所示的装置,必须测量和的距离B. 采用图乙所示的装置,必须测量和的距离C. 采用图甲所示的装置,若,则表明此碰撞动量守恒D. 采用图乙所示的装置,若,则表明此碰撞机械能守恒3.在"碰撞中的动量守恒实验"中,实验必须满足的条件是(   )
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.人射小球每次都要从同一高度由静止滚下
D.碰撞的瞬间,入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行4.某同学用如图甲所示的装置来探究碰撞中的守恒量,图中是斜槽,为水平槽,图乙是多次实验中某球落到位于水平地面记录纸上得到的10个落点痕迹,有关该实验的一些说法,不正确的有(   )A.人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,所以通过测量小球"平抛运动的射程"间接地解决D.由图乙可测出碰撞后某球的水平射程为58.5cm(或取58.2～58.8cm之间某值)5.如图所示，在实验室用两端带有竖直挡板和的气垫导轨和有固定挡板的质量都是的滑块和做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：
Ⅰ．把两滑块和紧贴在一起，在上放质量为的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住和，在和的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；
Ⅱ．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，当和与固定挡板和碰撞同时，电子计时器自动停表，记下至的运动时间至的运动时间；
Ⅲ．重复几次，取和的平均值。
①在调整气垫导轨时应注意______；
②应测量的数据还有______；
③只要关系式______成立，即可得出碰撞中守恒的量是的矢量和。6.如图所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高。将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上。释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现已测出A点离水平桌面的距离为点离水平桌面的距离为点与桌子边沿间的水平距离为c。此外：（1）还需要测量的量是_________、_______和________。（2）根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为_________（忽略小球的大小）7.如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)为保证实验成功,两球的质量关系必须满足________(选填“大于”“等于”或“小于”)；(2)下列说法中符合本实验要求的是_________(填选项前面的字母)；A.安装轨道时,斜槽轨道的末端必须水平B.斜槽轨道必须光滑C.在同一组实验的多次碰撞中,每次入射小球必须从斜槽的同一高度由静止释放D.需要测量小球从斜槽末端抛出时距地面的高度E.需要分别找出入射小球、被碰小球相碰后落地点的平均位置(3)若为未放置被碰小球时入射小球落点的平均位置，则关系式______________________(用及图中字母表示)成立，即表示碰撞中动量守恒。8.如图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：①用天平测出两个小球的质量分别为和        ②安装实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面连接在斜槽末端；③先不放小球，让小球从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P;④将小球放在斜槽末端B处，仍让小球从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球，在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离。图中从点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从到B点的距离分别为。依据上述实验步骤，请回答下面问题：（1）两小球的质量应满足__________ (选填“>”“=”或“<”) 。（2）若进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是________。A.直尺 B.游标卡尺 C.天平D.弹簧秤 E.秒表（3）用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式___________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的。9.气垫导轨（如图甲）工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为。气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动，图为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带（如图所示），用刻度尺分别量出其长度和。若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为________、________，两滑块的总动量大小为________；碰撞后两滑块的总动量大小为________（结果均用小数表示）。重复上述实验，多做几次，若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证。10.某同学在实验室使用半径相同的两个小球，按如图实验装置来验证动量守恒定律。他的主要实验操作如下：①用天平测量a、b两球的质量m1和m2；②用游标卡尺测出两个小球的直径d；③用刻度尺测出轨道末端距离地面的高度H；④用重锤线标出小球抛出点在水平地面上的白纸上的竖直投影点O；⑤在白纸上面放好复写纸，先不放b球，把a球从斜槽轨道上D点由静止释放，落到复写纸上，重复多次；再把b球放在斜槽轨道水平部分最右端，把a球仍从D点由静止释放，和b球相碰后，两球分别落在复写纸上的不同位置，重复多次；⑥用圆规在白纸上找到三个平均落点M、P和N，并用刻度尺测量出图中的和的长度。（1）上述实验操作中不必要的步骤是__________。（2）如果满足关系式___________ ，则验证了系统碰撞过程中动量守恒。（用测量的物理量表示）（3）实验测得：m1=30.0 g，m2=10.0 g，=16.10 cm，=30.30 cm，=40.60 cm。则本实验的相对误差是_________ 。(保留一位有效数字，相对误差为×100%)


                  答案以及解析1.答案：C解析：题述实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，对斜槽是否光滑没有要求，但必须保证每次小球都做平抛运动，因此轨道的末端必须水平，A错误；要保证碰撞前的速度相同，入射球每次都要从同一高度由静止释放，B错误；为了保证两小球发生一维碰撞，要求入射球和被碰球的直径必须相等，C正确；在做题述实验时，要求入射球的质量大于被碰球的质量，D错误。2.答案：D解析：甲图中,球在空中做平抛运动的水平速度可分别表示为和,因它们在空中飞行时间相等,故可用和的长度代表各自速度,而不需测量时间,所以A项错误;甲图中,单独释放A球时落点为与B碰后A的落点为M而B的落点为N,故验证动量守恒的方程为,故C项错误;图乙中由,可得A单独飞行时的水平速度大小,A与B碰后A的水平速度大小,而B的水平速度大小,验证动量守恒得方程可简化为①,故B项错误;图乙中,若碰撞过程的机械能守恒,则有②,联立①和②可得,故D项正确。3.答案：BCD
解析：在同一组实验的不同碰撞中,每次入射时,入射小球必须从同一高度由静止释放,保证碰前的速度相同,斜槽轨道是否光滑对实验的结果没有影响,故A错误,C正确.为了保证小球做平抛运动,安装轨道时,轨道末端的切线必须水平,故B正确.为了使两球发生对心碰撞,两球的直径需相同,入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行,故D正确.4.答案：AD
解析：为防止两球碰撞后入射球反弹,人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,故A说法错误;为保证小球每次平抛的初速度相等,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,故B说法正确;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,所以通过测量小球"平抛运动的射程"间接地解决,故C说法正确;由图示刻度尺可知,由图乙可测出碰撞后某球的水平射程为64.7cm(64.2~65.2cm均正确),故D说法错误.本题选择说法不正确的,故选A、D.5.答案：①使气垫导轨水平；②滑块的左端到挡板的距离和滑块的右端到挡板的距离；③解析：①为了使滑块做匀速运动，在调整气垫导轨时应注意使气垫导轨水平；
②除了测出滑块的运动时间外，实验还应测出滑块的左端到挡板的距离和滑块的右端到挡板的距离；
③滑块的速度，滑块的速度，如果关系式，即：，成立，即可得出碰撞中守恒的量是的矢量和。6.答案：（1）弹性球1、2的质量；立柱高h；桌面离水平地面的高度H（2）解析：（1）要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度为a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量，就能求出弹性球1的动量变化；根据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量和立柱高h、桌面离水平地面的高度H就能求出弹性球2的动量变化。（2）根据（1）的解析可以写出动量守恒的方程。7.答案：(1)大于(2)ACE(3)解析：(1)为了防止入射小球反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，所以两球的质量关系应满足大于。(2)为了使小球做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平，选项A正确；只要每次入射小球碰撞前瞬间的速度相同即可，不需要斜槽轨道光滑，选项B错误；为了保证小球每次平抛的初速度相同，每次入射小球必须从斜槽的同一高度由静止释放，选项C正确；要验证动量守恒定律，即验证,小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等,上式两边同时乘以t得,得，因此实验过程中需要确定两球的落点从而确定小球的水平位移，为了减小误差，需要多次测量找出平均落点的位置，不需要测量抛出点距地面的高度，选项D错误，选项E正确。(3)由(2)的分析知成立，即表示碰撞中动量守恒。8.答案：（1）>；（2）；（3）解析：(1)为了防止入射球碰后反弹，一定 要保证入射球的质量大于被碰球的质量，即。（2）要验证动量守恒定律，需测量小球的质量和三个落点到B点的距离。故提供的测量工具中必需的是。（3）碰撞前，小球落在图中的P点，设其 水平初速度为。小球发生碰撞 后，的落点在图中的M点，设其水平初速 度为，的落点在图中的N点，设其水 平初速度为。设斜面与水平面间的倾角为α，由平抛运动规律得：，解得，同理可得：，只要满足，即，就可以说明两 球碰撞前后动量是守恒的。9.答案：;;;解析：由图乙结合实际情况可以看出,和是两物体相碰前打出的纸带,是相碰后打出的纸带.所以碰撞前物体的速度分别为:；
碰撞后两物体共同速度:
所以碰前两物体动量分别为:,,总动量;碰后总动量.10.答案：（1）②③（2）（3）2%解析：（1）① 验证动量守恒定律，需要用天平测量两个小球的质量；②为了发生对心碰撞，两球的直径需相同，但具体直径大小，并不需要测量；③只需要保证小球做平抛运动的高度相同，不需要用刻度尺测量其具体值；④需要用重锤线标出小球抛出点在水平地面上的白纸上的竖直投影点O，方便测量小球的水平位移；⑤在白纸上面放好复写纸，先不放b球，把a球从斜槽轨道上D点由静止释放，落到复写纸上，重复多次；再把b球放在斜槽轨道水平部分最右端，把a球仍从D点由静止释放，和b球相碰后，两球分别落在复写纸上的不同位置，重复多次；⑥用圆规在白纸上找到三个平均落点M、P和N，并用刻度尺测量出图中的、和的长度纸上的不同位置，重复多次；上述实验操作中不必要的步骤是②③。（2）碰撞过程中，如果水平方向动量守恒，由动量守恒定律得：，小球做平抛运动时抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，两边同时乘以时间t，，得：。（3）。