Question

【题目】物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的试验。步骤如下：

①用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g；

②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；

③向气垫导轨通入压缩空气；

④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度（导轨摩擦忽略不计），同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为t=0.2s。照片如图：该组同学结合实验过程和图象分析知：该图象是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在080cm刻度范围内；第一次闪光时，滑块B恰好通过x=55cm处，滑块A恰好通过x=70cm处；碰撞后有一个物体处于静止状态．请问：

（1）以上情况说明碰后__（填A或B）物体静止，滑块碰撞位置发生在_____cm处；

（2）滑块碰撞时间发生在第一次闪光后___s；

（3）设向右为正方向，试分析碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是____kg·m/s，碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是_____kg·m/s，以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是___________。

Answer 1

【答案】 A 60 0.1 -0.2 -0.2 碰撞前后两物体的质量与速度的乘积之和

【解析】(1) 由图可知，A只有两个位置有照片，则说明A碰后保持静止，故碰撞发生在第1、2两次闪光时刻之间，碰撞后A静止，故碰撞发生在x=60cm处；

(2) 碰撞后A向左做匀速运动，设其速度为vA′，所以vA′△t=20，

碰撞到第二次闪光时A向左运动10cm，时间为t′，有vA′t′=10，

第一次闪光到发生碰撞时间为t，

有t+t′=△t，

得

(3) 设向右为正方向，碰撞前，B的速度大小为：

A的速度

则碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和P1=mBvB+mAvA=0.2×0.5-0.3×1=-0.2kgm/s．

碰撞后，A静止，B速度

则碰撞后两滑块的动量PB=-mBvB′=-0.2×1=-0.2kgm/s．

以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是碰撞前后两物体的质量与速度的乘积之和。

点晴：本题利用气垫导轨进行验证动量守恒定律的实验，要求能明确实验原理，注意碰撞前后两物体的位置从而明确位移和速度，再根据动量守恒定律列式即可求解。