配套试卷
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
一、 单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 运输家用电器、易碎器件等物品时,经常用泡沫塑料作填充物,这是为了在运输过程中( D )
A. 减小物品受到的冲量
B. 使物体的动量减小
C. 使物体的动量变化量减小
D. 使物体的动量变化率减小
解析:运输家用电器、易碎器件等物品时,经常用泡沫塑料作填充物,这是为了在运输过程中,延长了力的作用时间,减小作用力,即使物体的动量变化率减小,不易损坏.D符合题意.
2. 如图所示,小船静止于水面上,站在船尾的人不断将鱼抛向左方船头的舱内,将一定质量的鱼抛完后.关于小船的速度和位移,下列说法中正确的是( C )
A. 向左运动,船向左移动了一些
B. 小船静止,船向左移动了一些
C. 小船静止,船向右移动了一些
D. 小船静止,船不移动
解析:人、船、鱼组成的系统动量守恒,开始时系统静止,动量为零,由动量守恒定律可知,最终船是静止的;在人将鱼向左抛出而鱼没有落入船舱的过程中,鱼具有向左的动量,由动量守恒定律可知,船(包括人)具有向右的动量,船要向右移动,鱼落入船舱后船即停止运动,如此反复,在抛鱼的过程中船要向右运动,最终船要向右移一些.C符合题意.
3. 高压采煤枪出水口的截面积为S,水的射速为v,水柱水平地射到竖直的煤层后,速度变为零,若水的密度为ρ,假定水柱截面不变,则水对煤层冲击力大小为( D )
A. ρsv B. ρSv
C. ρSv2 D. ρSv2
解析:设在极短时间Δt内射出水的质量为m=ρV=ρSv·Δt,设在极短时间Δt内煤层对水的平均作用力为F,取作用力的方向为正方向,则由动量定理有F·Δt=0-(-mv),联立解得F=ρSv2,根据牛顿第三定律可知,水对煤层冲击力大小为F′=F=ρSv2.故选D.
4. 拍皮球是大家都喜欢的体育活动,既能强身又能健体.已知皮球质量为0.4 kg,为保证皮球与地面碰撞后自然跳起的最大高度均为1.25 m,小明需每次在球到达最高点时拍球,每次拍球作用距离为0.25 m,使球在离手时获得一个竖直向下,大小为4 m/s的初速度.若不计空气阻力及球的形变,取g=10 m/s2,则每次拍球( D )
A. 手给球的冲量为1.6 kg·m/s
B. 手给球的冲量为2.0 kg·m/s
C. 人对球做的功为3.2 J
D. 人对球做的功为2.2 J
解析:人拍球的过程,由动量定理I+mgΔt=mv,代入数据解得I+mgΔt=1.6 kg·m/s,则I<1.6 kg·m/s,则手给球的冲量小于1.6 kg·m/s,A、B错误;由动能定理W+mgh=mv2 ,解得W=×0.4×42 J-0.4×10×0.25 J=2.2 J,D正确,C错误.
5. 质量为m的机车后面挂着质量同为m的拖车,在水平轨道上以速度v匀速运动,已知它们与水平轨道间的摩擦力与它们的质量成正比.运动过程中拖车脱钩,假设全过程机车的牵引力不变,则拖车刚停止运动时机车的速度为( A )
A. 2v B. 3v
C. 4v D. 5v
解析:对机车与拖车,开始时匀速运动,则系统合外力为零,脱钩后系统受所合外力不变,仍为零,则系统动量守恒,则有(m+m)v=mv′,解得v′=2v,故选A.
6. 2022年11月29日,搭载“神舟十五号”载人飞船的“长征二号F遥十五”运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射.假设将发射火箭看成如下模型:发射前火箭模型(含燃料)总质量为M=2 200 g,当它在极短的时间内以v0=880 m/s的对地速度竖直向下喷出质量为Δm=200 g的高温气体后(取竖直向下为正方向),火箭模型获得的对地速度最接近( C )
A. -80 m/s B. 80 m/s
C. -88 m/s D. 88 m/s
解析:由于时间极短,可认为动量守恒,则有0=Δmv0+(M-Δm)v,解得火箭模型获得的对地速度为v=-88 m/s,故选C.
7. 如图所示,5个小球B、C、D、E、F并排放置在光滑的水平面上,其中4个球B、C、D、E质量均为m1,A球、F球质量均为m2,A球以速度v0向B球运动,之后所有的碰撞均为弹性碰撞,碰撞结束后( C )
A. 若m1=m2,最终将有2个小球运动
B. 若m1C. 若m1>m2,最终将有3个小球运动
D. 无论m1、m2大小关系怎样,最终6个小球都会运动
解析:碰撞时由动量守恒和能量守恒可知m2v0=m2v2+m1v1,m2v=m2v+m1v,可得v2=v0,v1=v0.若m1=m2,则碰后两球交换速度,则最终只有F小球运动,A错误;若m1v2>0,然后B和C交换,直到D和E交换,E再与F碰撞,F向右运动,E被弹回再与D交换……,则最终不只有1个小球运动,B错误;若m1>m2,则A和B碰后A反弹,B向右运动与C碰撞交换速度,C和D交换速度,D和E交换速度,最后E与F碰撞,EF都向右运动,B、C、D停止,则最终将有3个小球A、E、F运动,C正确;由以上分析可知,D错误.
二、 多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,A、B两物体质量为mA、mB,与C上表面间的动摩擦因数分别为μA、μB,A、B原来静止在平板车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑.当弹簧突然被释放后,下列说法中正确的是( BD )
A. 若mA、mB不相等,μA、μB相同,A、B组成的系统动量守恒
B. 若mA、mB不相等,μA、μB相同,A、B、C组成的系统动量守恒
C. 若mA、mB相等,μA、μB不相同,A、B组成的系统动量守恒
D. 若mA、mB相等,μA、μB不相同,A、B、C组成的系统动量守恒
解析:若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,但重力不等,则A、B所受摩擦力大小μmg 不相等,则合外力不为零,A、B系统不满足动量守恒,A错误;AC、BC之间的摩擦力属于内力,A、B、C组成的系统所受外力为零,无论动摩擦因数是否相同,A、B、C组成的系统都满足动量守恒,B、D正确;若A、B重力相同,但动摩擦因数不等,则A、B所受摩擦力大小μmg不相等,则合外力不为零,A、B系统不满足动量守恒,C错误.
9. A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动,A球的动量为5 kg·m/s,B球的动量为7 kg·m/s,当A球追上B球时发生对心碰撞,则碰撞后A、B两球动量的可能值为( BC )
A. pA=6 kg·m/s,pB=6 kg·m/s
B. pA=3 kg·m/s,pB=9 kg·m/s
C. pA=-2 kg·m/s,pB=14 kg·m/s
D. pA=-5 kg·m/s,pB=17 kg·m/s
解析:若碰撞后,两球的动量方向都与原来方向相同,A的动量不可能沿原方向增大,A错误;碰撞前,A的速度大于B的速度vA>vB,则有>,得到mA10. 如图所示,静置于水平地面上的两辆相同的购物车相距1 m,一工作人员为节省收纳空间,猛推一下第一辆购物车并立即松手,第一辆购物车向前运动与第二辆购物车相碰并相互嵌套合为一体(碰撞时间极短),两辆购物车一起运动了1 m后恰好停靠在墙边.若购物车运动时受到的阻力恒为车重的,购物车的质量均为10 kg,取g=10 m/s2,下列说法中正确的是( BD )
A. 两购物车碰撞前瞬间,第一辆购物车的速度大小为2 m/s
B. 两购物车碰撞后瞬间的速度大小为2 m/s
C. 两购物车碰撞时的能量损失为60 J
D. 工作人员给第一辆购物车的水平冲量大小为20 N·s
解析:设碰后瞬间两购物车的速度为v,根据动能定理则有×2mgs=×2mv2,解得v=2 m/s,即两购物车碰撞后瞬间的速度大小为2 m/s,设碰前第一辆购物车的速度为v0,根据动量守恒定律可得mv0=2mv,解得v0=4 m/s,即两购物车碰撞前瞬间,第一辆购物车的速度大小为4 m/s,A错误,B正确;两购物车碰撞时的能量损失为ΔE=mv-×2mv2=40 J,C错误;根据运动规律可知,工作人员猛推一下第一辆购物车后,购物车的速度为v′0,根据运动学规律v-v′=2ax,其中a=-g=-2 m/s2,x=1 m,联立解得v′0=2 m/s,根据动量定理可得,工作人员给第一辆购物车的水平冲量大小为I=Δp=mv′0=20 N·s,D正确.
三、 非选择题(本题共5小题,共54分)
11. (6分)验证动量守恒的实验装置如图甲所示,气垫导轨置于水平桌面上,G1和G2为两个光电门,滑块A(含遮光片)的质量为mA,滑块B(含高黏性橡皮泥)的质量为mB,遮光片沿运动方向的宽度为D.实验过程如下:
①调节气垫导轨成水平状态.
②轻推滑块A,测得A通过光电门G1的遮光时间为t1.
③滑块A与滑块B相碰后,B和A粘在一起经过光电门G2,遮光时间为t2.
甲
回答下列问题:
(1) 用游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示,则遮光片的宽度为__3.35__mm.
乙
解析:20分度的游标卡尺精度为0.05 mm,遮光片的宽度D=3 mm+7×0.05 mm=3.35 mm.
(2) 碰前A的速度大小为____(用题中涉及的物理量符号表示).
解析:光电门遮光条挡住光的时间极短,其平均速度为瞬时速度,则碰前A的速度大小为v1=.
(3) 验证动量守恒成立的关系式为__=__(用题中涉及的物理量符号表示).
解析:碰撞过程动量守恒,则mA=(mA+mB),整理得=.
12. (10分)某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律,图中CQ是斜槽,QR为水平槽,二者平滑相接,调节实验装置,使小球放在QR上时恰能保持静止,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面上的记录纸上,留下痕迹.重复上述操作10次,得到10个落点痕迹.然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.图甲中O是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,P为未放被碰球B时A球的平均落点,M为与B球碰后A球的平均落点,N为被碰球B的平均落点.若B球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置,且平行于OP,米尺的零刻度与O点对齐.
甲 乙
(1) 入射球A的质量mA和被碰球B的质量mB的关系是mA__>__(填“>”、“<”或“=”)mB.
解析:要使两球碰后都向右运动,A球质量应大于B球质量,即mA>mB.
(2) 碰撞后B球的水平射程约为__64.7__cm.
解析:将10个点圈在圆内的最小圆的圆心为平均落点,可由米尺测得碰撞后B球的水平射程约为64.7 cm.
(3) 下列选项中,属于本次实验必须测量的是__ABD__(填选项前的字母).
A. 水平槽上未放B球时,测量A球平均落点位置到O点的距离
B. A球与B球碰撞后,测量A球平均落点位置到O点的距离
C. 测量A球或B球的直径
D. 测量A球和B球的质量
E. 测量G点相对于水平槽面的高度
解析:两球从同一高度做平抛运动,飞行的时间t相同,而水平方向为匀速直线运动,故水平位移x=vt,所以只要测出小球飞行的水平位移,就可以用水平位移的测量值代替平抛运动的初速度,故需测出未放B球时A球飞行的水平距离OP和碰后A、B球飞行的水平距离OM和ON,及A、B两球的质量,故A、B、D正确.
(4) 若系统动量守恒,则应有关系式:__mAxOP=mAxOM+mBxON__.
解析:若动量守恒,需验证关系式为mAvA=mAv′A+mBv′B,将vA=,v′A=,v′B= 代入后可得mAxOP=mAxOM+mBxON.
(5) 分析该实验产生误差的原因,并提出实验改进方案__见解析__.
解析:小球碰撞时的方向不确定,导致落点出现误差,使用有凹槽的轨道,控制小球碰撞方向在同一水平线.
13. (10分)水平冰面上有一固定的竖直挡板,一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞.总共经过8次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于5.0 m/s,反弹的物块不能再追上运动员.不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为多少?
答案:52 kg解析:设运动员和物块的质量分别为m、m0,规定运动员运动的方向为正方向,运动员开始时静止,第一次将物块推出后,运动员和物块的速度大小分别为v1、v0,则根据动量守恒定律0=mv1-m0v0
解得v1=v0
物块与弹性挡板撞击后,运动方向与运动员同向,当运动员再次推出物块mv1+m0v0=mv2-m0v0
解得v2=v0
第3次推出后mv2+m0v0=mv3-m0v0
解得v3=v0
依次类推,第8次推出后,运动员的速度v8=v0
根据题意可知v8=v0>5 m/s
解得m<60 kg
第7次运动员的速度一定小于5 m/s,
则v7=v0<5 m/s
解得m>52 kg
综上所述,运动员的质量满足52 kg14. (13分)如图所示,一个质量为2m的凹槽静置于光滑水平面上,它的左右两侧为对称的半径为R的光滑四分之一圆弧轨道ab、cd,圆弧轨道圆心O1、O2在同一水平面上,中间是长度也为R、动摩擦因数μ=0.2的粗糙水平直道bc.现将质量为m的滑块(可视为质点)从凹槽左侧最高点a处无初速释放,不计空气阻力,重力加速度为g,求:
(1) 滑块第一次经过b点时的速度大小.
答案:2
解析:滑块第一次经过b点时,由凹槽与滑块组成的系统机械能守恒可得mgR=mv+·2mv
由凹槽与滑块组成的系统水平方向动量守恒可得
0=mv1-2mv2
解得v1=2
(2) 滑块最终相对凹槽静止时的位置.
答案:静止在c点
解析:最终滑块停在bc上,设最终滑块和凹槽的共同速度为v,取水平向右为正方向,根据系统水平方向动量守恒得
0=(m+2m)v
解得v=0
设滑块在bc上滑行的总路程为s,根据能量守恒定律得
mgR=μmgs
解得s=5R
所以滑块最终相对凹槽静止时的位置在c点.
(3) 凹槽最终相对地面的位移大小.
答案:R
解析:设整个过程滑块和凹槽对地的位移大小分别为x1、x2,则有m-2m=0
又x1+x2=2R
解得x2=R
15. (15分)如图所示,AB为固定在竖直面内半径R=1.8 m的光滑四分之一圆弧轨道(B点的切线水平),静置在光滑水平地面上的长木板P的上表面与圆弧轨道末端平滑连接,物块C静置在光滑水平地面上木板P的右侧.质量m1=0.5 kg的小滑块(视为质点)从圆弧轨道A点由静止释放,滑上木板P一段时间后两者共速,再过一段时间木板P与物块C发生弹性碰撞(碰撞时间极短),最终小滑块恰好未从木板P上滑落.已知小滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.5,木板P的质量m2=0.1 kg,长度L=1.2 m,木板P与物块C仅发生一次碰撞,取g=10 m/s2,不计空气阻力.求:
(1) 小滑块与木板P第一次共速时的速度大小v1.
答案:5 m/s
解析:设小滑块滑上木板P瞬间的速度大小为v0,小滑块从A点到B点的过程中,根据动能定理则有
m1gR=m1v
小滑块滑上木板P后,小滑块和木板P组成的系统动量守恒,根据动量守恒定律有m1v0=v1
解得v1=5 m/s
(2) 从小滑块滑上木板P到两者第一次共速的过程中,由于摩擦产生的热量Q.
答案:1.5 J
解析:根据功能关系有Q=m1v-v
解得Q=1.5 J
(3) 物块C的质量M.
答案:0.15 kg
解析:设木板P与物块C发生碰撞前瞬间,小滑块到木板P左端的距离为x,根据功能关系有Q=μm1gx
设木板P与物块C发生碰撞后瞬间,木板P与物块C的速度分别为v2和v3,小滑块与木板P第二次共速时的速度为v共,对小滑块与木板P组成的系统,根据动量守恒定律有m1v1+m2v2=v共
根据功能关系有
μm1g(L-x)=m1v+m2v-v
木板P与物块C发生弹性碰撞,根据动量守恒定律有m2v1=m2v2+Mv3
根据能量守恒定律有m2v=m2v+Mv
解得M=0.15 kg配套试卷
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
一、 单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 运输家用电器、易碎器件等物品时,经常用泡沫塑料作填充物,这是为了在运输过程中( )
A. 减小物品受到的冲量
B. 使物体的动量减小
C. 使物体的动量变化量减小
D. 使物体的动量变化率减小
2. 如图所示,小船静止于水面上,站在船尾的人不断将鱼抛向左方船头的舱内,将一定质量的鱼抛完后.关于小船的速度和位移,下列说法中正确的是( )
A. 向左运动,船向左移动了一些
B. 小船静止,船向左移动了一些
C. 小船静止,船向右移动了一些
D. 小船静止,船不移动
3. 高压采煤枪出水口的截面积为S,水的射速为v,水柱水平地射到竖直的煤层后,速度变为零,若水的密度为ρ,假定水柱截面不变,则水对煤层冲击力大小为( )
A. ρsv B. ρSv
C. ρSv2 D. ρSv2
4. 拍皮球是大家都喜欢的体育活动,既能强身又能健体.已知皮球质量为0.4 kg,为保证皮球与地面碰撞后自然跳起的最大高度均为1.25 m,小明需每次在球到达最高点时拍球,每次拍球作用距离为0.25 m,使球在离手时获得一个竖直向下,大小为4 m/s的初速度.若不计空气阻力及球的形变,取g=10 m/s2,则每次拍球( )
A. 手给球的冲量为1.6 kg·m/s
B. 手给球的冲量为2.0 kg·m/s
C. 人对球做的功为3.2 J
D. 人对球做的功为2.2 J
5. 质量为m的机车后面挂着质量同为m的拖车,在水平轨道上以速度v匀速运动,已知它们与水平轨道间的摩擦力与它们的质量成正比.运动过程中拖车脱钩,假设全过程机车的牵引力不变,则拖车刚停止运动时机车的速度为( )
A. 2v B. 3v
C. 4v D. 5v
6. 2022年11月29日,搭载“神舟十五号”载人飞船的“长征二号F遥十五”运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射.假设将发射火箭看成如下模型:发射前火箭模型(含燃料)总质量为M=2 200 g,当它在极短的时间内以v0=880 m/s的对地速度竖直向下喷出质量为Δm=200 g的高温气体后(取竖直向下为正方向),火箭模型获得的对地速度最接近( )
A. -80 m/s B. 80 m/s
C. -88 m/s D. 88 m/s
7. 如图所示,5个小球B、C、D、E、F并排放置在光滑的水平面上,其中4个球B、C、D、E质量均为m1,A球、F球质量均为m2,A球以速度v0向B球运动,之后所有的碰撞均为弹性碰撞,碰撞结束后( )
A. 若m1=m2,最终将有2个小球运动
B. 若m1C. 若m1>m2,最终将有3个小球运动
D. 无论m1、m2大小关系怎样,最终6个小球都会运动
二、 多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8. 如图所示,A、B两物体质量为mA、mB,与C上表面间的动摩擦因数分别为μA、μB,A、B原来静止在平板车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑.当弹簧突然被释放后,下列说法中正确的是( )
A. 若mA、mB不相等,μA、μB相同,A、B组成的系统动量守恒
B. 若mA、mB不相等,μA、μB相同,A、B、C组成的系统动量守恒
C. 若mA、mB相等,μA、μB不相同,A、B组成的系统动量守恒
D. 若mA、mB相等,μA、μB不相同,A、B、C组成的系统动量守恒
9. A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动,A球的动量为5 kg·m/s,B球的动量为7 kg·m/s,当A球追上B球时发生对心碰撞,则碰撞后A、B两球动量的可能值为( )
A. pA=6 kg·m/s,pB=6 kg·m/s
B. pA=3 kg·m/s,pB=9 kg·m/s
C. pA=-2 kg·m/s,pB=14 kg·m/s
D. pA=-5 kg·m/s,pB=17 kg·m/s
10. 如图所示,静置于水平地面上的两辆相同的购物车相距1 m,一工作人员为节省收纳空间,猛推一下第一辆购物车并立即松手,第一辆购物车向前运动与第二辆购物车相碰并相互嵌套合为一体(碰撞时间极短),两辆购物车一起运动了1 m后恰好停靠在墙边.若购物车运动时受到的阻力恒为车重的,购物车的质量均为10 kg,取g=10 m/s2,下列说法中正确的是( )
A. 两购物车碰撞前瞬间,第一辆购物车的速度大小为2 m/s
B. 两购物车碰撞后瞬间的速度大小为2 m/s
C. 两购物车碰撞时的能量损失为60 J
D. 工作人员给第一辆购物车的水平冲量大小为20 N·s
三、 非选择题(本题共5小题,共54分)
11. (6分)验证动量守恒的实验装置如图甲所示,气垫导轨置于水平桌面上,G1和G2为两个光电门,滑块A(含遮光片)的质量为mA,滑块B(含高黏性橡皮泥)的质量为mB,遮光片沿运动方向的宽度为D.实验过程如下:
①调节气垫导轨成水平状态.
②轻推滑块A,测得A通过光电门G1的遮光时间为t1.
③滑块A与滑块B相碰后,B和A粘在一起经过光电门G2,遮光时间为t2.
甲
回答下列问题:
(1) 用游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示,则遮光片的宽度为__ _mm.
乙
(2) 碰前A的速度大小为__ __(用题中涉及的物理量符号表示).
(3) 验证动量守恒成立的关系式为_ _(用题中涉及的物理量符号表示).
12. (10分)某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律,图中CQ是斜槽,QR为水平槽,二者平滑相接,调节实验装置,使小球放在QR上时恰能保持静止,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面上的记录纸上,留下痕迹.重复上述操作10次,得到10个落点痕迹.然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.图甲中O是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,P为未放被碰球B时A球的平均落点,M为与B球碰后A球的平均落点,N为被碰球B的平均落点.若B球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置,且平行于OP,米尺的零刻度与O点对齐.
甲 乙
(1) 入射球A的质量mA和被碰球B的质量mB的关系是mA__ __(填“>”、“<”或“=”)mB.
(2) 碰撞后B球的水平射程约为__ _cm.
(3) 下列选项中,属于本次实验必须测量的是__ __(填选项前的字母).
A. 水平槽上未放B球时,测量A球平均落点位置到O点的距离
B. A球与B球碰撞后,测量A球平均落点位置到O点的距离
C. 测量A球或B球的直径
D. 测量A球和B球的质量
E. 测量G点相对于水平槽面的高度
(4) 若系统动量守恒,则应有关系式:__ _.
(5) 分析该实验产生误差的原因,并提出实验改进方案__ __.
13. (10分)水平冰面上有一固定的竖直挡板,一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞.总共经过8次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于5.0 m/s,反弹的物块不能再追上运动员.不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为多少?
14. (13分)如图所示,一个质量为2m的凹槽静置于光滑水平面上,它的左右两侧为对称的半径为R的光滑四分之一圆弧轨道ab、cd,圆弧轨道圆心O1、O2在同一水平面上,中间是长度也为R、动摩擦因数μ=0.2的粗糙水平直道bc.现将质量为m的滑块(可视为质点)从凹槽左侧最高点a处无初速释放,不计空气阻力,重力加速度为g,求:
(1) 滑块第一次经过b点时的速度大小.
(2) 滑块最终相对凹槽静止时的位置.
(3) 凹槽最终相对地面的位移大小.
15. (15分)如图所示,AB为固定在竖直面内半径R=1.8 m的光滑四分之一圆弧轨道(B点的切线水平),静置在光滑水平地面上的长木板P的上表面与圆弧轨道末端平滑连接,物块C静置在光滑水平地面上木板P的右侧.质量m1=0.5 kg的小滑块(视为质点)从圆弧轨道A点由静止释放,滑上木板P一段时间后两者共速,再过一段时间木板P与物块C发生弹性碰撞(碰撞时间极短),最终小滑块恰好未从木板P上滑落.已知小滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.5,木板P的质量m2=0.1 kg,长度L=1.2 m,木板P与物块C仅发生一次碰撞,取g=10 m/s2,不计空气阻力.求:
(1) 小滑块与木板P第一次共速时的速度大小v1.
(2) 从小滑块滑上木板P到两者第一次共速的过程中,由于摩擦产生的热量Q.
(3) 物块C的质量M.