题目内容
【题目】如图所示，水平光滑地面上停放着一辆小车，小车的左端为半径R=0.2m的四分之一光滑圆弧轨道AB，AB的最低点B与小车的上表面相切。现小车的左侧靠在竖直墙壁上，可视为质点的物块从A点正上方H=0.25m处无初速度下落，恰好落入小车圆弧轨道，并沿圆弧轨道滑下最终小车与物块一起运动。已知小车的质量为M=5kg，物块的质量为m=1kg，物块与小车水平部分间的动摩擦因数μ= 0.5，不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）物块到达圆弧轨道最低点B点时的速度vB的大小及轨道对它支持力FN的大小；
（2）物块和小车最终速度v的大小及此过程产生的热量Q；
（3）物块最终距离B点的距离x。
【答案】(1)3m/s，55N(2)0.5m/s，3.75J(3)0.75m
【解析】
(1)从物块开始下落到物块到达B点过程，由机械能守恒定律得
mg（H+R）=
代入数据解得
vB=3m/s
在B点，由牛顿第二定律得
FN-mg =m
得
FN=55N
(2)小车离开墙壁后小车与物块组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
mvB=（M+m）v
解得
v=0.5m/s
由能量守恒定律得
- 
=Q
得
Q=3.75J
(3)系统产生的热量
Q=fx=μmgx
得
x=0.75m
【题目】用单摆测定重力加速度的实验装置如下图所示。
（1）组装单摆时，应在下列器材中选用__________（选填选项前的字母）。
A．长度为1 m左右的细线
B．长度为30 cm左右的细线
C．直径为1.8 cm的塑料球
D．直径为1.8 cm的铁球
（2）测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_______（用L、n、t表示）。
（3）下表是某同学记录的乙组实验数据，并做了部分计算处理。
组次 | 1 | 2 | 3 |
摆长L/cm | 80.00 | 90.00 | 100.00 |
50次全振动所用的时间t/s | 90.0 | 95.5 | 100.5 |
振动周期T/s | 1.80 | 1.91 | |
重力加速度g/(ms-2) | 9.74 | 9.73 |
请计算出第3组实验中的T=________s，g=___________
。
（4）用多组实验数据做出
图像，也可以求出重力加速度g，已知三位同学做出的图线的示意图如下图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是_________（选填选项前的字母）。
A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值
（5）同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如下图所示，由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为
和
时，测得相应单摆的周期为
、
。由此可得重力加速度g=__________（用、、、表示）。
