Question

【題目】氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器�；瑝K在氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)，可視為無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)。甲同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌和光電門(mén)驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”如圖1所示，其中滑塊A帶有撞針和遮光條。步驟如下：

(1)用螺旋測(cè)微器，測(cè)量遮光條的寬度d，如圖2所示，d＝____mm。

(2)用天平測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量分別為m1、m2．將滑塊d先放上導(dǎo)軌，接通氣源，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊A，使滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)1、2的時(shí)間____，即可認(rèn)為導(dǎo)軌已經(jīng)處于水平。最后，將滑塊B靜止放在導(dǎo)軌上。

(3)再次輕推滑塊A，使之獲得向右的速度，通過(guò)光電門(mén)1，與靜止于光電門(mén)1和2之間的滑塊B相碰撞，并粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，通過(guò)光電門(mén)2，讀出光電門(mén)1、2的時(shí)間和t1和t2，可算出滑塊A在碰前的速度為_____，驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_______（用題中符號(hào)表示）

另一位同學(xué)乙也想通過(guò)氣墊導(dǎo)軌做此實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)器材中的光電門(mén)因損壞不能使用，因此同學(xué)乙設(shè)計(jì)如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中圖中左右為兩個(gè)固定的壓力傳感器，兩個(gè)相同的輕質(zhì)彈簧，兩滑塊質(zhì)量m1、m2．通過(guò)查找資料得知彈簧具有的彈性勢(shì)能 ，操作步驟：①向左推動(dòng)滑塊A，使彈簧1壓縮一些，然后靜止釋放，與滑塊B碰撞后粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，壓縮右側(cè)彈簧2；②讀取左右壓力傳感器示數(shù)的最大值F1、F2。

(4)若彈簧的勁度系數(shù)為k，滑塊A釋放時(shí)，彈簧1的壓縮量x2＝______；

(5)碰前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_____；驗(yàn)證的動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為_____。（用題中符號(hào)表示）

Answer 1

【答案】5.665 時(shí)間相等

【解析】

(1)[1]螺旋測(cè)微器的讀數(shù)量是由固定刻度和可動(dòng)刻度兩部分組成，所以遮光條的寬度d＝5.5mm+16.5×0.01mm＝5.665mm；

(2)[2]勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間相等，從時(shí)間相等就知道是否調(diào)平；

(3)[3][4]由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求滑塊A碰撞前的速度為：

碰撞后的共同速度為：

那么要驗(yàn)證的動(dòng)量守恒式子為：

m1v1＝（m1+m2）v

即為：

(4)[5]向左推動(dòng)滑塊A，使彈簧1壓縮一些，然后靜止釋放，與滑塊B碰撞后粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡可求滑塊A釋放時(shí)，彈簧1的壓縮量為：

同理也能求出彈簧2的壓縮量為：

(5)[6][7]碰撞前只有滑塊A是運(yùn)動(dòng)的，故碰撞前的總動(dòng)量為p＝m1vA ，而由機(jī)械能守恒律有：

聯(lián)立兩式可得：

同樣道理可求出碰撞后的總動(dòng)量為：

p′＝（m1+m2）v

而由機(jī)械能守恒律有：

聯(lián)立可得：

若動(dòng)量守恒，有：

p＝p′

所以要驗(yàn)證的守恒式為：