Question

【題目】利用圖甲所示的裝置驗(yàn)證動量守恒定律。在圖甲中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計時器（圖中未畫出）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，光電計時器（未完全畫出）可以記錄遮光片通過光電門的時間。

實(shí)驗(yàn)測得滑塊A質(zhì)量m1＝0.3kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.1kg，遮光片的寬度d用游標(biāo)卡尺測量，如圖丙所示；打點(diǎn)計時器所用的交流電的頻率f＝50Hz。將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點(diǎn)計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰；碰后光電計時器顯示的時間tB＝2.86×10－3s，碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示。

（1）遮光片的寬度d＝____cm。

（2）計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為_____kgm/s，兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為_____kgm/s。（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

（3）若實(shí)驗(yàn)相對誤差絕對值 即可認(rèn)為系統(tǒng)動量守恒，則本實(shí)驗(yàn)在誤差范圍內(nèi)_____驗(yàn)證動量守恒定律。（填“能”或“不能”）

（4）兩滑塊作用前后總動量不完全相等的主要原因是____________________。

Answer 1

【答案】 （1）0.830cm （2）0.60kgm/s， 0.58kgm/s （3）能 （4）紙帶與打點(diǎn)計時器限位孔有摩擦

【解析】（1）遮光片的寬度d＝0.8cm+0.05mm×6=0.830cm；

（2）打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)時間間隔為：t＝0.02s．
由圖（b）所示紙帶可知，碰撞前A的速度： ，碰撞后A的速度為： ，碰撞后B的速度： ，
碰撞前后系統(tǒng)總動量分別為：p=m1vA=0.3×2.0=0.60kgm/s，
p′=m1vA′+m2vB′=0.30×0.97+0.10×2.86≈0.58kgm/s，
（3）相對誤差：
由此可知，在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動量守恒定律．

（4）兩滑塊作用前后總動量不完全相等的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計時器限位孔有摩擦.