题目内容
【题目】为了验证动量守恒定律。图所示的气垫导轨上放着两个滑块,滑块A的质量为500g,滑块B的质量为200g。每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连,两个打点计时器的频率均为50Hz。调节设备使气垫导轨正常工作后,连通两个打点计时器的电源,并让两个滑块以不同的速度相向运动,碰撞后粘在一起继续运动。图乙为纸带上选取的计数点,每两个计数点之间还有四个点没有画出。
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(1)判断气垫导轨是否处于水平,下列措施可行的是________(填字母代号)。
A.将某个滑块轻放在气垫导轨上,看滑块是否静止
B.让两个滑块相向运动,看是否在轨道的中点位置碰撞
C.给某个滑块一个初速度,看滑块是否做匀速直线运动
D.测量气垫导轨的两个支架是否一样高
(2)根据图乙提供的纸带,计算碰撞前两滑块的总动量大小p=________kg·m/s;碰撞后两滑块的总动量大小为p′=________kg·m/s。多次实验,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。(结果均保留两位有效数字)
【答案】AC 0.28 0.28
【解析】
(1)[1]气垫导轨处于水平,滑块受力平衡,故如果将滑块轻放在气垫导轨上,滑块应静止,而如果给滑块一初速度,则滑块将做匀速运动;而两滑块相向运动时在中点相遇因速度不同,故不一定说明它们做匀速运动;导轨两支架水平但如果桌面不平则也不会水平,故测量支架高度的方法也不可行,故AC正确,BD错误;
(2)[2][3]由题意可知,图中两点间的时间间隔为:T=0.02×5=0.1s
碰前A在0.1s内的位移为:
xA=8.02cm=0.0802m
B的位移为:
xB=6.00cm=0.0600m
碰后共同在0.1s内的位移为:
x=4.00cm=0.0400m
由图可知,滑块A碰前速度为:
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B的速度为:
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设向右为正方向,碰前动量为:
P1=mAvA-mBvB=0.5×0.8-0.2×0.6=0.28kgm/s
碰后两物体一定合在一起,向右运动,速度为:
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碰后的动量为:
P2=(mA+mB)v=(0.5+0.2)×0.4=0.28kgm/s