题目内容

在“探究碰撞中的不变量”的实验中，有质量相等的甲乙两摆球，摆长相同，乙球静止在最低点，拉起甲球释放后与乙球刚好正碰，碰后甲球静止，乙球摆到与甲球初始位置等高．现换为同质量的两个粘性球，重复以上操作，碰后两球粘合在一起运动，则（ ）
A．两次碰撞的整个过程中机械能不可能守恒
B．第一次两球碰撞瞬间的前后，动量守恒，机械能不守恒
C．第二次两球碰撞瞬间的前后，动量守恒，机械能不守恒
D．第一次碰撞中，从甲球开始下落到乙球上升到最高点过程中动量守恒
【答案】分析：第一次碰撞速度交换，是完全弹性碰撞，第二次碰后两球粘合在一起运动，属于完全非弹性碰撞，根据碰撞的特点即可求解．
解答：解：第一次碰撞速度交换，是完全弹性碰撞，动量守恒，机械能守恒，从甲球开始下落到乙球上升到最高点过程中动量不守恒，第二次碰后两球粘合在一起运动，属于完全非弹性碰撞，动量守恒，机械能损失最大，机械能不守恒，故C正确．
故选C
点评：碰撞过程中内力远远大于外力，动量守恒，只有重力或弹簧弹力做功时机械能守恒．
练习册系列答案
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（2010?徐州三模）（选修模块3-5）
（1）下列关于近代物理知识说法中正确的是
AD
AD

A．光电效应显示了光的粒子性
B．玻尔理论可以解释所有原子的光谱现象
C．康普顿效应进一步证实了光的波动特性
D．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的
（2）在天然放射现象中，释放出的三种射线a、b、c在磁场中运动轨迹如图1所示，其中
c，b
c，b
是β射线，穿透能力最强．（选填“a”、“b”或“c”）
（3）利用水平放置的气垫导轨做《探究碰撞中的不变量》的实验，如图2所示，图中A、B装置叫
光电计时器（或“光电门”）
光电计时器（或“光电门”）
，其作用是
测量两滑块碰撞前后的速度
测量两滑块碰撞前后的速度
．若测得滑块甲的质量为0.6kg，滑块乙的质量为0.4kg，两滑块作用前甲的速度大小为0.8m/s，乙的速度大小为0.5m/s，迎面相碰后甲乙粘在一起以0.28m/s的速度沿甲原来的方向前进．则两滑块相互作用过程中不变的量是
甲乙碰撞前或后的总动量，
甲乙碰撞前或后的总动量，
，大小为
0.28kg?m/s
0.28kg?m/s
．
精英家教网C．（选修模块3-5）
（1）下列说法中正确的是
 
．
A．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短
C．根据海森伯提出的不确定性关系可知，不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量
D．4个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下2个没有发生衰变
（2）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于同一点，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θ1，及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量
 
（写出物理量的名称和符号）才能验证碰撞中的动量守恒．用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式是
 
．
（3）2008年10月7日，日美科学家分享了当年诺贝尔物理学奖．他们曾就特定对称性破缺的起源给出了解释，并预言了一些当时还未发现的夸克．夸克模型把核子（质子和中子）看做夸克的一个集合体，且每三个夸克组成一个核子．已知质子和中子都是由上夸克u和下夸克d组成的．每种夸克都有对应的反夸克．一个上夸克u带有+
2
3
e的电荷，而一个下夸克d带有-
1
3
e的电荷，因此一个质子p可以描述为p=uud，则一个中子n可以描述为n=
 
．一个反上夸克
.
u
带有-
2
3
e的电荷，一个反下夸克
.
d
带有+
1
3
e的电荷，则一个反质子p可描述为
.
p
=
 
．
某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．
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（l）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③接通光电计时器；
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；
⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；
⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间△t1=10.01ms，通过光电门2的挡光时间△t2=49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间△t3=8.35ms；
⑧测出挡光片的宽度d=5mm，测得滑块1（包括撞针）的质量为ml=300g，滑块2（包括弹簧）质量为m2=200g；
（2）数据处理与实验结论：
①实验中气垫导轨的作用是
 

②碰撞前滑块l的速度vl为
 
m/s；碰撞后滑块1的速度v2为
 
m/s；滑块2的速度v3为
 
 m/s；（结果保留两位有效数字）
③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．（至少回答2个不变量）．
a．
 
b．
 
．
（1）某物理学习小组在“验证机械能守恒定律”的实验中（g取9.8m/s2）：
①他们拿到了所需的打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物，此外还需要
 
（填字母代号）
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A．直流电源     B．交流电源     C．游标卡尺      D．毫米刻度尺      E．天平及砝码      F．秒表
②先接通打点计时器的电源，再释放重物，打出的某条纸带如下图所示，O是纸带静止时打出的点，A、B、C是标出的3个计数点，测出它们到O点的距离分别为x1=12.16cm、x2=19.1cm和x3=27.36cm，其中有一个数值在记录时有误，代表它的符号是
 
（选填“x1”、“x2”或“x3”）．
③已知电源频率是50Hz，利用②中给出的数据求出打B点时重物的速度vB=
 
m/s．
④重物在计数点O、B对应的运动过程中，减小的重力势能为mgx2，增加的动能为
1
2
m
v
2
B
，通过计算发现，mgx2
 
1
2
m
v
2
B
，（选填“＞”、“＜”或“=”），其原因是
 
．
（2）另一个物理学习小组利用图甲所示的装置和频闪相机来探究碰撞中的不变量．其实验步骤如下：
步骤1：用天平测出A、B两个小球的质量mA、mB（mA＞mB）；
步骤2：安装好实验装置，使斜槽末端保持水平，调整好频闪相机的位置并固定；
步骤3：让入射小球从斜槽上某一位置P由静止释放，小球离开斜槽后，用频闪相机记录下小球相邻两次闪光时的位置，照片如图乙所示；
步骤4：将被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从位置P由静止开始释放，使它们碰撞．两小球离开斜槽后，用频闪相机记录两小球相邻两次闪光时的位置，照片如图丙所示．经多次实验，他们猜想碰撞前后物体的质量和速度的乘积之和不变．
①实验中放在斜槽末端的小球是
 
 （选填“A”或“B”）；
②若要验证他们的猜想，需要在照片中直接测量的物理量有
 
（选填“x0”、“y0”、“x1”、“y1”、“x2”、“y2”）．写出该实验小组猜想结果的表达式
 
（用测量量表示）．
③他们在课外书中看到“两物体碰撞中有弹性碰撞和非弹性碰撞之分，碰撞中的恢复系数定义为e=
|v2-v1|
|v20-v10|
，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度，弹性碰撞恢复系数e=1，非弹性碰撞恢复系数e＜1．”于是他们根据照片中的信息求出本次实验中恢复系数的值e=
 
．（结果保留到小数点后两位数字）
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（选修模块3-5）
（1）下列说法中正确的是
BD
BD
．
A．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
B．查德威克发现中子的核反应是：
 
9
4
Be
+
4
2
He→
 
12
6
C
+
1
0
n
C．β衰变说明了β粒子（电子）是原子核的组成部分
D．“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv的矢量和保持不变
（2）如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5）．由图可知普朗克常量为
6.5×10-34
6.5×10-34
Js（保留两位有效数字）
（3）一位同学在用气垫导轨探究动量守恒定律时，测得滑块A以0.095m/s的速度水平向右撞上同向滑行的滑块B，碰撞前B的速度大小为0.045m/s，碰撞后A、B分别以0.045m/s、0.07m/s的速度继续向前运动．求：A、B两滑块的质量之比．

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