Question

17．小明同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗．如圖甲所示，長木板下墊著小木片以平衡兩車的摩擦力；讓小車A做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動；在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz．

（1）某次實驗測得紙帶上各計數(shù)點的間距如圖乙所示，A為運動的起點，選AB段來計算小車A碰撞前的速度，則速度大小為3.15m/s，那么應(yīng)選CD段來計算小車A和B碰后的共同速度．（選填BC或CD）（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（2）若測得小車A的質(zhì)量m₁=0.40kg，小車B的質(zhì)量m₂=0.20kg，那么碰撞前兩小車的總動量大小為1.26kg•m/s，碰后兩小車的總動量大小為1.25kg•m/s．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）由本次實驗獲得的初步結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后總動量守恒．（選填守恒或不守恒）

Answer 1

分析 （1）小車做勻速直線運動時，在相等時間內(nèi)的位移相等，分析小車的運動過程，然后答題；
（2）根據(jù)打出的紙帶由速度公式求出小車的速度，然后由P=mv求出動量．
（3）根據(jù)得出的碰撞前后的動量關(guān)系可分析系統(tǒng)動量是否守恒．

解答 解：（1）AB段位移為AB=31.50cm=0.3150m，故對應(yīng)的速度v_A=$\frac{AB}{t}$=$\frac{0.3150}{0.02×5}$=3.15m/s；
碰撞過程是一個變速運動的過程，而A和B碰后的共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應(yīng)選CD段來計算碰后共同的速度．
（2）由圖乙可知，CD段的距離為CD=20.85cm=0.2085m；
則碰前小車的速度為：v=$\frac{CD}{t}$=$\frac{0.2085}{0.02×5}$=2.085m/s，
碰前的總動量為：P=m_Av_A=0.4×3.15=1.26kg•m/s；
碰后的動量為：P′=（m_A+m_B）v=（0.4+0.2）×2.085=1.25kg•m/s；
（3）根據(jù)碰撞前后的動量關(guān)系可知在誤差允許的范圍內(nèi)系統(tǒng)動量守恒．
故答案為：（1）3.15m/s；CD；（2）1.26；1.25；（3）守恒．

點評 本題考查了驗證動量守恒定律實驗，分析清楚小車運動過程，運用速度公式、動量計算公式即可正確解題，要掌握根據(jù)紙帶求速度的方法．