Question

1．在探究“外力的冲量与物体动量变化之间的关系”的实验中，一小组用如图所示实验装置进行定量探究，具体操作如下：先测出遮光片的宽度为d，钩码质量和小车（含遮光片）质量分别m、M，接着调整轨道倾角平衡小车受到的摩擦力，然后用小钩码通过细线拉动导轨上的小车在轨道上滑动，测得小车通过两光电门的遮光时间分别为t₁、t₂，在两光电门之间的运动时间为△t，已知重力加速度为g．
（1）小车通过两光电门过程中，小车动量变化的大小为M（$\frac{d}{{t}_{2}}$-$\frac{d}{{t}_{1}}$）；实验中将钩码重力的冲量大小视为小车受到的冲量大小须满足的条件是m＜＜M（用题中物理量表示）
（2）下列有关该实验的误差分析，其中正确的是CD
A．为了更准确地测得小车能过光电门时的速度，应让小车做匀速运动
B．为了更准确测得小车能过光电门时的速度，可增大遮光片的宽度d
C．小车做加速运动时，小车受到的冲量小于mg△t
D．若实验中细线与轨道不平行，小车受到的冲量可能大于mg△t．

Answer 1

分析 （1）由经过光电门的平均速度表示瞬时速度，再由动量表达式可求得动量的变化量；根据物体的受力情况进行分析，从而明确拉力与重力的关系；
（2）根据实验原理进行分析，明确小车受力与重力的关系；并明确用平均速度等效代替瞬时速度的方法和原理．

解答 解：（1）根据v=$\frac{d}{t}$可求得，小车经过光电门的速度分别为v₁=$\frac{d}{{t}_{1}}$；v₂=$\frac{d}{{t}_{2}}$；则动量的变化量大小为：Mv₂-Mv₁=M（$\frac{d}{{t}_{2}}$-$\frac{d}{{t}_{1}}$）；
要将钩码重力的冲量大小视为小车受到的冲量大小；应认为绳子的拉力等于钩码的重力；则可知，应保证m远小于M才能满足；
（2）A、经过光电门的时间较短，不需要让小车做匀速运动；故A错误；
B、遮光片的宽度越小，则越接近瞬时速度；故不能增大宽度d；故B错误；
C、小车做加速运动时，则绳子的拉力小于钩码的重力；故冲量小于mg△t；故C正确；
D、若细线与轨道不平行，则小车可能受到受到的合力大于钩码的重力；则冲量可能大于mg△t；故D正确；
故答案为：（1）M（$\frac{d}{{t}_{2}}$-$\frac{d}{{t}_{1}}$）；m＜＜M；（2）CD．

点评 本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确所满足的条件可以借助验证牛顿第二定律实验中的条件的分析方法．