Question

17．氣墊導(dǎo)軌是一種實驗輔助儀器，利用它可以非常精確地完成多個高中物理實驗，滑塊在導(dǎo)軌上運動時，可認為不受摩擦阻力，現(xiàn)利用氣墊導(dǎo)軌驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖1．
（1）對導(dǎo)軌進行調(diào)節(jié)平衡，使氣墊導(dǎo)軌和光電門都正常工作，在導(dǎo)軌上只放置滑塊1．調(diào)整調(diào)節(jié)旋鈕，輕推滑塊，觀察滑塊通過兩光電門的時間，當滑塊經(jīng)過光電門1的時間大于經(jīng)過光電門2的時間，則表明導(dǎo)軌不水平，為了調(diào)整為水平，下列操作正確的是B．
A．調(diào)節(jié)左邊旋鈕升高氣墊導(dǎo)軌的左端
B．調(diào)節(jié)右邊旋鈕升高氣墊導(dǎo)軌的右端
C．增加遮光條的寬度
D．適當?shù)販p小滑炔的質(zhì)量
（2）利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的小變量”的實驗，步驟如下：
①用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為200g和300g；
?安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；
③向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；
④把A、B兩滑塊放到導(dǎo)軌上，并給他們個初速度，同時開始閃光照相，閃光的時間間隔設(shè)定為△t=0.2s，照片如圖所示：
結(jié)合實驗過程和圖象分析知：該圖象是閃光4次攝得的照片，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0-80cm刻度范圍內(nèi)；第一次閃光時，滑塊A恰好通過x=55cm，滑塊B恰好通過 x=70cm處；碰撞后有一個物體處于靜止狀態(tài)．設(shè)向右為正方向，試分析：滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后0.1s，碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是-0.2 kg•m/s，碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是-0.2 kg•m/s．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)滑塊經(jīng)過光電門的時間得出滑塊速度的變化，從而確定哪一端高，從而確定調(diào)整的措施．
（2）碰撞后A向左做勻速運動，設(shè)其速度為v_A′，根據(jù)圖象求出v_A′，碰撞到第二次閃光時A向左運動10cm，時間為t′，有V_A′•t′=10，第一次閃光到發(fā)生碰撞時間為t，有t+t′=△t，即可求出時間．通過計算求出對應(yīng)的速度，再根據(jù)動量的公式即可求得前后的質(zhì)量與速度的乘積．

解答 解：（1）滑塊經(jīng)過光電門1的時間大于經(jīng)過光電門2的時間，可知滑塊通過光電門2時的速度較大，氣墊導(dǎo)軌左端高右端低，應(yīng)調(diào)整右邊旋鈕，使氣墊導(dǎo)軌的右端升高，故B正確，ACD錯誤．
（2）碰撞后A向左做勻速運動，設(shè)其速度為v_A′，所以有：v_A′•△t=20，
碰撞到第二次閃光時A向左運動10cm，時間為t′，有：v_A′•t′=10，
第一次閃光到發(fā)生碰撞時間為t，有：t+t′=△t，
得：t=$\frac{△t}{2}$=$\frac{0.2}{2}$=0.1s；
設(shè)向右為正方向，碰撞前，B的速度大小為：v_B=$\frac{0.05}{0.1}$=0.5m/s，
A的速度為：v_A=-$\frac{0.1}{0.1}$m/s=-1m/s，
則碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和為：P₁=m_Bv_B+m_Av_A=0.2×0.5-0.3×1=-0.2kgm/s．
碰撞后，A靜止，B速度為：v_B′=$\frac{-0.2}{0.2}$=-1m/s，
則碰撞后兩滑塊的動量為：P_B=-m_Bv_B′=-0.2×1=-0.2kgm/s．\
故答案為：（1）B：（2）0.1；-0.2；-0.2．

點評 本題利用氣墊導(dǎo)軌進行驗證動量守恒定律的實驗，要求能明確實驗原理，注意碰撞前后兩物體的位置從而明確位移和速度，再根據(jù)動量守恒定律列式即可求解．