第4讲 实验十四:探究碰撞中的不变量时间:15分钟 分值:20分非选择题(每题10分,共20分)1.(2022广东珠海一中月考)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验,气垫导轨装置如图甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。(1)下面是实验的主要步骤:①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;②向气垫导轨空腔内通入压缩空气;③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器(未画出)与弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;⑥先 ,然后 ,让滑块带动纸带一起运动; ⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出理想的纸带如图乙所示;⑧测得滑块1的质量为310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g。完善实验步骤⑥的内容。(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为 kg·m/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为 kg·m/s(保留三位有效数字)。 (3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是: 。 2.(2022浙江金华浦江月考,14)某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速直线运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速直线运动。他设计的装置如图甲所示。在小车A后连着纸带,电磁打点计时器所用电源频率为50Hz,长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。2\n(1)若已测得打点纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图上)。A为运动的起点,则应选 段来计算A碰前的速度。应选 段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)。 (2)已测得小车A的质量m1=0.4kg,小车B的质量为m2=0.2kg,则碰前两小车的总动量为 kg·m/s,碰后两小车的总动量为 kg·m/s。 第4讲 实验十四:探究碰撞中的不变量非选择题1.答案 (1)接通打点计时器的电源 放开滑块1 (2)0.6200.618 (3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦解析 (1)实验时应先接通打点计时器的电源,再放开滑块。(2)作用前系统的总动量为滑块1的动量p0=m1v0v0=m/s=2m/s,p0=0.310×2kg·m/s=0.620kg·m/s作用后系统的总动量为滑块1和滑块2的动量和,且此时两滑块具有相同的速度v,v=m/s=1.2m/s,p=(m1+m2)v=(0.310+0.205)×1.2kg·m/s=0.618kg·m/s(3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦。2.答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417解析 (1)从纸带上打点的情况看,BC段既表示小车做匀速运动,又表示小车有较大速度,因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况,应选用BC段计算小车A碰前的速度。从CD段打点的情况看,小车的运动情况还没稳定,而在DE段内小车运动稳定,故应选用DE段计算A和B碰后的共同速度。(2)小车A在碰撞前的速度v0==m/s=1.050m/s小车B在碰撞前静止,则碰撞前总动量p0=m1v0=0.4×1.050kg·m/s=0.420kg·m/s碰撞后A、B的共同速度v==m/s=0.695m/s碰撞后A、B的总动量p=(m1+m2)v=(0.4+0.2)×0.695kg·m/s=0.417kg·m/s2
