Question

【題目】某同學現用如圖甲所示的氣墊導軌和光電門裝置來“驗證動量守恒定律”，在氣墊導軌右端固定一彈簧，滑塊b的右端有強粘性的膠水。圖中滑塊a和擋光片的總質量為m1＝0.620 kg，滑塊b的質量為m2＝0.410 kg，實驗步驟如下：

①按圖安裝好實驗器材后，接通氣源，先將滑塊a置于氣墊導軌上，然后調節底腳螺絲，直到輕推滑塊后，滑塊上的擋光片通過兩個光電門的時間________；

②將滑塊b置于兩光電門之間，將滑塊a置于光電門1的右端，然后將滑塊a水平壓縮彈簧，滑塊a在彈簧的作用下向左彈射出去，通過光電門1后繼續向左滑動并與滑塊b發生碰撞；

③兩滑塊碰撞后粘合在一起向左運動，并通過光電門2；

④實驗后，分別記錄下滑塊a擋光片通過光電門1的時間t1，兩滑塊一起運動擋光片通過光電門2的時間t2。

(1)完成實驗步驟①中所缺少的內容。

(2)實驗前用一游標卡尺測得擋光片的寬度d如圖乙所示，則d＝________ cm。

(3)設擋光片通過光電門的時間為Δt，則滑塊通過光電門的速度可表示為v＝________(用d、Δt表示)。

(4)實驗中測得滑塊a經過光電門1的速度為v1＝2.00 m/s，兩滑塊經過光電門2的速度為v2＝1.20 m/s，將兩滑塊和擋光片看成一個系統，則系統在兩滑塊相互作用前、后的總動量分別為p1＝________ kg·m/s，p2＝________ kg·m/s(結果均保留3位小數)。

Answer 1

【答案】相等 1.550 1.240 1.236

【解析】

(1)[1]在步驟①中氣墊導軌安裝時應保持水平狀態，滑塊在軌道上應做勻速直線運動，故滑塊上的擋光片通過兩光電門的時間相等。

(2)[2]游標卡尺的主尺讀數為15 mm，游標尺讀數為0.05×10 mm＝0.50 mm，所以擋光片的寬度為

d＝15 mm＋0.50 mm＝15.50 mm＝1.550 cm

(3)[3]由于擋光片的寬度比較小，故擋光片通過光電門的時間比較短，因此可將擋光片通過光電門的平均速度看成滑塊通過光電門的瞬時速度，故滑塊通過光電門的速度可表示為v＝。

(4)[4][5]兩滑塊相互作用前系統的總動量為

p1＝m1v1＝0.620×2.00 kg·m/s＝1.240 kg·m/s

兩滑塊相互作用后系統的總動量為

p2＝(m1＋m2)v2＝(0.620＋0.410)×1.20 kg·m/s＝1.236 kg·m/s