《2024年新编高中同步作业高中物理选择性必修第一册人教版》

1.(多选)在用打点计时器做“验证动量守恒定律”实验时，下列操作正确的是 （ ）
A. 相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量
B. 相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，使两车碰撞后粘在一起
C. 先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车
D. 先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源

答案： BC 解析:相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，目的是使碰撞后两车粘在一起有共同速度，选项 A 错误，B 正确;实验中应先接通电源，待打点计时器稳定后释放小车，选项 C 正确，D 错误。

2. 如图甲所示，小球A从斜槽某一高度由静止滚下，做平抛运动落到水平面上的$P$点。后在槽口末端另放一小球B，仍让小球A从斜槽同一高度滚下，并与小球B正碰使两球均做平抛运动后落地，A和B的落地点分别是$M$、$N$点。已知槽口末端在白纸上的投影位置为$O$点，A、B两小球的质量分别为$m_1$、$m_2$。则：

(1)两小球质量的关系应满足______。
A. $m_1 = m_2$ B. $m_1 ＞ m_2$ C. $m_1 ＜ m_2$
(2)实验必须满足的条件______。
A. 轨道末端的切线必须是水平的
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 入射小球A每次必须从同一高度滚下
D. 入射小球A和被碰小球B的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
(3)实验中必须测量的是______。
A. 两小球的质量$m_1$和$m_2$
B. 两小球的半径$r_1$和$r_2$
C. 桌面离地的高度
D. 小球起始高度
E. 从两球相碰到两球落地的时间
F. 小球A单独飞出的水平距离
G. 两小球A和B相碰后飞出的水平距离
(4)若两小球质量之比为$m_1 : m_2 = 3 : 2$，两小球落点情况如图乙所示，则碰撞前后动量______（选填“守恒”或“不守恒”）。

答案： 解析:
(1) 为防止碰撞过程发生反弹造成入射小球返回斜槽，要求入射小球质量大于被碰小球质量，即 $m_1＞m_2$，故选 B。
(2) 为保证两小球从同一高度做平抛运动，实验中要求，斜槽轨道末端的切线要调成水平;为保证实验有较好的可重复性以减小误差，实验中要求入射小球每次从同一高度滚下;本实验探究的物理过程为一维对心碰撞，应使两小球球心在碰撞瞬间在同一高度;本实验是探究碰撞前后物理量的变化情况，故不需要斜槽轨道必须光滑，故选 A、C、D。
(3) 由
(2)分析可知，只需保证两小球半径相同，起始高度不变即可，无需测量;因小球脱离轨道口后做的是相同高度的平抛运动，因此两小球碰后落地时间相等，两小球水平分运动的时间也相等，故可以利用水平距离的测量代替速度的测量，所以不需要测量桌面离地的高度及两小球碰后落地的时间。本实验必须测量的是两小球质量 $m_1$ 和 $m_2$，入射小球 A 单独飞出的水平距离和两小球 A 和 B 相碰后各自飞出的水平距离，故选 A、F、G。
(4) 设 $m_1 = 3m$，$m_2 = 2m$，则实验中只需验证 $m_1\cdot OP = m_1\cdot OM + m_2\cdot ON$ 成立即可。
由题图乙所给数据有
$m_1\cdot OP = 3m\times43.5\times10^{-2}\ m = 1.305\ m\cdot m$
$m_1\cdot OM + m_2\cdot ON = 3m\times13.5\times10^{-2}\ m + 2m\times45\times10^{-2}\ m = 1.305\ m\cdot m$
由上可知 $m_1\cdot OP = m_1\cdot OM + m_2\cdot ON$
故可验证碰撞前后动量守恒。
答案:
(1)B
(2)ACD
(3)AFG
(4)守恒