Question

【題目】物理小組利用頻閃照相和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的試驗。步驟如下：

①用天平測出滑塊A、B的質量分別為300g和200g；

②安裝好氣墊導軌，調節氣墊導軌的調節旋鈕，使導軌水平；

③向氣墊導軌通入壓縮空氣；

④把A、B兩滑塊放到導軌上，并給他們一個初速度（導軌摩擦忽略不計），同時開始閃光照相，閃光的時間間隔設定為t=0.2s。照片如圖：該組同學結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080cm刻度范圍內；第一次閃光時，滑塊B恰好通過x=55cm處，滑塊A恰好通過x=70cm處；碰撞后有一個物體處于靜止狀態．請問：

（1）以上情況說明碰后__（填A或B）物體靜止，滑塊碰撞位置發生在_____cm處；

（2）滑塊碰撞時間發生在第一次閃光后___s；

（3）設向右為正方向，試分析碰撞前兩滑塊的質量與速度乘積之和是____kg·m/s，碰撞后兩滑塊的質量與速度乘積之和是_____kg·m/s，以上實驗結果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是___________。

Answer 1

【答案】 A 60 0.1 -0.2 -0.2 碰撞前后兩物體的質量與速度的乘積之和

【解析】(1) 由圖可知，A只有兩個位置有照片，則說明A碰后保持靜止，故碰撞發生在第1、2兩次閃光時刻之間，碰撞后A靜止，故碰撞發生在x=60cm處；

(2) 碰撞后A向左做勻速運動，設其速度為vA′，所以vA′△t=20，

碰撞到第二次閃光時A向左運動10cm，時間為t′，有vA′t′=10，

第一次閃光到發生碰撞時間為t，

有t+t′=△t，

得

(3) 設向右為正方向，碰撞前，B的速度大小為：

A的速度

則碰撞前兩滑塊的質量與速度乘積之和P1=mBvB+mAvA=0.2×0.5-0.3×1=-0.2kgm/s．

碰撞后，A靜止，B速度

則碰撞后兩滑塊的動量PB=-mBvB′=-0.2×1=-0.2kgm/s．

以上實驗結果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是碰撞前后兩物體的質量與速度的乘積之和。

點晴：本題利用氣墊導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，再根據動量守恒定律列式即可求解。