Question

10．某同學設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗，如圖（1）所示．在長木板右端下方墊一小木塊以平衡摩擦力，使甲、乙兩小車均能在木板上做勻速運動．小車甲的前端粘有橡皮泥，輕輕推小車甲，使之做勻速運動后與原來靜止在前方的小車乙相碰，碰后甲、乙兩車粘合成一體繼續(xù)做勻速運動，電磁打點計時器在連接著小車甲后端的紙帶上打出的點跡如圖（2）所示．現(xiàn)測得相鄰兩個計數(shù)點間的距離（已標在圖上），且已知小車甲、乙兩車的質(zhì)位分別為m_甲=0.4kg、m_乙=0.2kg，交流電源的頻率為50HZ．則從紙帶中可以判定：甲、乙兩車發(fā)生碰撞是在B、C兩計數(shù)點之間；碰前兩車的總動最為0.420 kg•m/s，碰后兩車的總動量為0.417 kg•m/s． 實驗表明：在誤差允許的范圍內(nèi)，甲乙兩車構(gòu)成的系統(tǒng)碰撞過程中動量守恒．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 通過相同時間內(nèi)的位移知，AB段表示小車A處于加速階段，BC小車A處于勻速運動，CD表示小車A與小車B處于碰撞緩沖階段，CD表示小車A、B碰后一起做勻速直線運動．．根據(jù)動量的表達式分別求出碰撞前的總動量和碰撞后的總動量，進行比較得出結(jié)論．

解答 解：從紙帶上的點跡和數(shù)據(jù)看到，AB段表示小車甲處于加速階段，BC小車甲處于勻速運動，CD表示小車甲與小車乙處于碰撞緩沖階段，故選BC段．
計算小車甲碰撞前的速度為：${v}_{甲}=\frac{0.1050}{0.1}m/s=1.05$m/s，
碰撞前的總動量為：P₁=m_甲v_甲=0.420kg•m/s；
選CD段計算兩車碰撞后的速度為：${v}_{共}=\frac{0.0695}{0.1}m/s=0.695$m/s，
碰撞后的總動量為：P_共=（m_A+m_B）v_共=0.417kg•m/s，在誤差允許的范圍內(nèi)系統(tǒng)動量守恒．
故答案為：BC，0.420，0.417．

點評 解決本題的關(guān)鍵通過紙帶上點跡間的距離判斷出運動情況，運用動量的表達式判斷動量是否守恒．