1、专项练1力学实验1.下图为验证动量守恒定律的实验装置,实验中选取两个半径相同、质量不等的小球,按下面步骤进行实验:用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2;安装实验装置,将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端切线水平,再将一斜面BC连接在斜槽末端;先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放,标记小球在斜面上的落点位置P;将小球m2放在斜槽末端B处,仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放,两球发生碰撞,分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置;用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离。图中M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置,从M、P、N到B点的距离分别为sM、sP、sN
2、。依据上述实验步骤,请回答下面问题:(1)两小球的质量m1、m2应满足m1m2(选填“”“=”或“(2)MN(3)m1sP=m1sM+m2sN(4)m1sPm1sM+m2SN解析 (1)为了防止入射球碰后反弹,一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量;(2)小球m1和小球m2相撞后,小球m2的速度增大,小球m1的速度减小,都做平抛运动,所以碰撞后m1球的落地点是M点,m2球的落地点是N点;(3)碰撞前,小球m1落在图中的P点,设其水平初速度为v1。小球m1和m2发生碰撞后,m1的落点在图中的M点,设其水平初速度为v1,m2的落点是图中的N点,设其水平初速度为v2。设斜面BC与水平面的倾角为,由平
3、抛运动规律得:sMsin=12gt2,sMcos=v1t解得:v1=gsM(cos)22sin同理可解得:v1=gsP(cos)22sin,v2=gsN(cos)22sin,所以只要满足:m1v1=m2v2+m1v1,即:m1sP=m1sM+m2sN,则说明两球碰撞过程中动量守恒;如果满足小球的碰撞为弹性碰撞,则应满足:12m1v12=12m1v12+12m2v22代入以上速度表达式可知,应满足公式为:m1sP=m1sM+m2sN;故需要验证:m1sP和m1sM+m2sN相等。2.答案 (1)平衡摩擦力(2)没有(3)C(4)Fx2=12Mx3-x12T2解析 (1)小车下滑时受到重力、细线的
4、拉力、支持力和摩擦力,要使细线的拉力等于其合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力;(2)由于有力传感器测量绳的拉力,则没必要使小车质量远大于重物和力传感器的总质量,即对实验没有影响;(3)由题可知,小车的合力即为力传感器的示数,由纸带可求得小车运动某段距离时对应的速度,由原理F合x=12Mv2-12Mv02,所以一定要测量的物理量为小车的质量,故C正确;(4)从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=Fx2,B点的速度vB=x3-x12T,小车动能的增加量Ek=12MvB2=12Mx3-x12T2,探究结果的表达式是:Fx2=12Mx3-x12T2。3.答案 (1)0.96(2)B(3)
5、小于解析 (1)游标卡尺的主尺读数为:0.9cm,游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐,游标读数为0.16mm=0.6mm,所以最终读数为:0.96cm;(2)利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,故:v=Dt根据机械能守恒的表达式有:mgh=12mv2,那么关于v2-h的图象应该是一条过原点的倾斜直线,故B正确;(3)根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度,所以钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。4.答案 (1)间隔均匀(2)远小于小车的质量(3)3.25(4)bk解析 (1)平衡摩擦力后,用手轻拨小车,小车应做匀速直线运动
6、,打点计时器打出一系列间隔均匀的点。(2)设小车质量为M,车上砝码质量为m,吊盘和盘中物块的质量和为m2,小车所受拉力为F,对小车和砝码受力分析,由牛顿第二定律可得F=(M+m)a;对吊盘和盘中物块受力分析,由牛顿第二定律可得m2g-F=m2a;解得:F=M+mM+m+m2m2g,化简得:F=11+m2M+mm2g,当m2M时,改变车上砝码质量m,小车所受拉力近似不变。故为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,吊盘和盘中物块的质量和应满足的条件是远小于小车的质量。(3)打点周期T=0.02s,小车的加速度a=x3+x4-(x1+x2)4T2=(3.78+3.65)-(3.52+3.39)40.02210-2m/s2=3.25m/s2(4)认为拉力不变,则a=FM+m,化简得:1a=MF+mF。图中直线的斜率为k,纵轴上的截距为b,则k=1F,b=MF,解得:M=bk。5.答案 (1)BD(2)0.7880.401(3)偏大解析 (1)研究小车的匀变速直线运动实验中,小车的质