Question

【題目】某同學(xué)現(xiàn)用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌和光電門裝置來“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”，在氣墊導(dǎo)軌右端固定一彈簧，滑塊b的右端有強(qiáng)粘性的膠水。圖中滑塊a和擋光片的總質(zhì)量為m1＝0.620 kg，滑塊b的質(zhì)量為m2＝0.410 kg，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材后，接通氣源，先將滑塊a置于氣墊導(dǎo)軌上，然后調(diào)節(jié)底腳螺絲，直到輕推滑塊后，滑塊上的擋光片通過兩個(gè)光電門的時(shí)間________；

②將滑塊b置于兩光電門之間，將滑塊a置于光電門1的右端，然后將滑塊a水平壓縮彈簧，滑塊a在彈簧的作用下向左彈射出去，通過光電門1后繼續(xù)向左滑動(dòng)并與滑塊b發(fā)生碰撞；

③兩滑塊碰撞后粘合在一起向左運(yùn)動(dòng)，并通過光電門2；

④實(shí)驗(yàn)后，分別記錄下滑塊a擋光片通過光電門1的時(shí)間t1，兩滑塊一起運(yùn)動(dòng)擋光片通過光電門2的時(shí)間t2。

(1)完成實(shí)驗(yàn)步驟①中所缺少的內(nèi)容。

(2)實(shí)驗(yàn)前用一游標(biāo)卡尺測(cè)得擋光片的寬度d如圖乙所示，則d＝________ cm。

(3)設(shè)擋光片通過光電門的時(shí)間為Δt，則滑塊通過光電門的速度可表示為v＝________(用d、Δt表示)。

(4)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得滑塊a經(jīng)過光電門1的速度為v1＝2.00 m/s，兩滑塊經(jīng)過光電門2的速度為v2＝1.20 m/s，將兩滑塊和擋光片看成一個(gè)系統(tǒng)，則系統(tǒng)在兩滑塊相互作用前、后的總動(dòng)量分別為p1＝________ kg·m/s，p2＝________ kg·m/s(結(jié)果均保留3位小數(shù))。

Answer 1

【答案】相等 1.550 1.240 1.236

【解析】

(1)[1]在步驟①中氣墊導(dǎo)軌安裝時(shí)應(yīng)保持水平狀態(tài)，滑塊在軌道上應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故滑塊上的擋光片通過兩光電門的時(shí)間相等。

(2)[2]游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為15 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.05×10 mm＝0.50 mm，所以擋光片的寬度為

d＝15 mm＋0.50 mm＝15.50 mm＝1.550 cm

(3)[3]由于擋光片的寬度比較小，故擋光片通過光電門的時(shí)間比較短，因此可將擋光片通過光電門的平均速度看成滑塊通過光電門的瞬時(shí)速度，故滑塊通過光電門的速度可表示為v＝。

(4)[4][5]兩滑塊相互作用前系統(tǒng)的總動(dòng)量為

p1＝m1v1＝0.620×2.00 kg·m/s＝1.240 kg·m/s

兩滑塊相互作用后系統(tǒng)的總動(dòng)量為

p2＝(m1＋m2)v2＝(0.620＋0.410)×1.20 kg·m/s＝1.236 kg·m/s