Question

15．現(xiàn)利用圖（a）所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．在圖（a）中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（圖中未畫(huà)出）的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計(jì)時(shí)器（未完全畫(huà)出）可以記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間．

已知：實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊A 的質(zhì)量為m₁，滑塊B的質(zhì)量為m₂，遮光片的寬度d=1.00cm；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的交流電的頻率為f=50H_Z．將光電門(mén)固定在滑塊B的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A以向右的初速度，使它與B相碰；碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為0.0035s，碰撞前后打出的紙帶如圖（b）所示．
（1）碰撞時(shí)，滑塊A的速度v₀=2.00m/s（保留三位有效數(shù)字）；
（2）碰撞后，滑塊A的速度v_A=0.970m/s，滑塊B的速度v_B=2.86m/s（保留三位有效數(shù)字）；
（3）碰撞前總動(dòng)量p=m₁v₀；碰撞后總動(dòng)量p′=m₁v_A+m₂v_B（均用題中給定物理量的符號(hào)表示）；
（4）產(chǎn)生誤差的主要原因是：氣墊導(dǎo)軌不水平（只需列舉一條即可）．

Answer 1

分析 （1、2）根據(jù)圖示紙帶，利用平均速度公式可求出滑塊的速度；
（3）根據(jù)動(dòng)量的表達(dá)式得出碰撞前后的動(dòng)量的表達(dá)式；
（4）根據(jù)題目中給出的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器分析誤差原因．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔t=$\frac{1}{f}=\frac{1}{50}s=0.02s$．
由圖（b）所示紙帶可知，碰撞前A的速度：v_A=$\frac{{x}_{A}}{t}=\frac{0.0400}{0.02}m/s=2m/s$，
（2）碰撞后A的速度v_A′=$\frac{0.0194}{0.02}m/s$=0.97m/s，
碰撞后B的速度：v_B′=$\fracr9ngfmj{△{t}_{B}}=\frac{0.0100}{3.5×1{0}^{-3}}m/s≈$≈2.86m/s，
（3）碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)量分別為：
p=m₁v₀
p′=m₁v_A+m₂v_B
（4）實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)誤差的原因有：氣墊導(dǎo)軌不水平，或沒(méi)有平衡摩擦力；
故答案為：（1）2m/s；（2）0.97m/s；2.86m/s（3）m₁v₀    m₁v_A+m₂v_B
（4）氣墊導(dǎo)軌不水平

點(diǎn)評(píng) 本題考查了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)，由紙帶求出滑塊速度是正確解題的關(guān)鍵、應(yīng)用動(dòng)量計(jì)算公式即可正確解題．