Question

【題目】物理小組利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的試驗(yàn)。步驟如下：

①用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為300g和200g；

②安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；

③向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；

④把A、B兩滑塊放到導(dǎo)軌上，并給他們一個初速度（導(dǎo)軌摩擦忽略不計(jì)），同時開始閃光照相，閃光的時間間隔設(shè)定為t=0.2s。照片如圖：該組同學(xué)結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程和圖象分析知：該圖象是閃光4次攝得的照片，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在080cm刻度范圍內(nèi)；第一次閃光時，滑塊B恰好通過x=55cm處，滑塊A恰好通過x=70cm處；碰撞后有一個物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．請問：

（1）以上情況說明碰后__（填A或B）物體靜止，滑塊碰撞位置發(fā)生在_____cm處；

（2）滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后___s；

（3）設(shè)向右為正方向，試分析碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是____kg·m/s，碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是_____kg·m/s，以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是___________。

Answer 1

【答案】 A 60 0.1 -0.2 -0.2 碰撞前后兩物體的質(zhì)量與速度的乘積之和

【解析】(1) 由圖可知，A只有兩個位置有照片，則說明A碰后保持靜止，故碰撞發(fā)生在第1、2兩次閃光時刻之間，碰撞后A靜止，故碰撞發(fā)生在x=60cm處；

(2) 碰撞后A向左做勻速運(yùn)動，設(shè)其速度為vA′，所以vA′△t=20，

碰撞到第二次閃光時A向左運(yùn)動10cm，時間為t′，有vA′t′=10，

第一次閃光到發(fā)生碰撞時間為t，

有t+t′=△t，

得

(3) 設(shè)向右為正方向，碰撞前，B的速度大小為：

A的速度

則碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和P1=mBvB+mAvA=0.2×0.5-0.3×1=-0.2kgm/s．

碰撞后，A靜止，B速度

則碰撞后兩滑塊的動量PB=-mBvB′=-0.2×1=-0.2kgm/s．

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是碰撞前后兩物體的質(zhì)量與速度的乘積之和。

點(diǎn)晴：本題利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，要求能明確實(shí)驗(yàn)原理，注意碰撞前后兩物體的位置從而明確位移和速度，再根據(jù)動量守恒定律列式即可求解。