题目内容
【题目】如图所示,光滑水平面上有一质量为m=1kg的小车,小车右端固定一水平轻质弹簧,弹簧左端连接一质量为m0=1kg的物块,物块与上表面光滑的小车一起以v0=5m/s的速度向右匀速运动，与静止在光滑水平面上、质量为M=4kg的小球发生弹性正碰，若碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内。求：
(1)碰撞结束时，小车与小球的速度；
(2)弹簧第一次压至最短时的弹性势能。
【答案】(1)小车速度3m/s方向向左 小球速度2m/s方向向右 (2)16J
【解析】
(1)设碰撞后瞬间小车的速度大小为
，小球的速度大小为
，由动量守恒及机械能守恒有：
解得：
，小车速度方向向左
，小球速度方向向右
(2)当弹簧被压缩到最短时，物块与小车有共同速度，设共同速度大小为
，根据动量守恒定律有：
，解得：
根据能量关系有
【题目】“研究平抛运动”实验中，A实验小组选用如图1实验装置，她们让钢球从斜槽固定位置滚下从槽的末端飞出做平抛运动，用铅笔描出小球经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置，得到钢球平抛运动的轨迹，并利用轨迹求出钢球平抛运动的初速度。
①除图中所给的实验器材外，完成本实验还需要的测量工具是_____
②为保证钢球飞出后做平抛运动，斜槽末端必须水平。请简要说明，在实验操作中你是如何检测斜槽末端是否水平的。_____
③如图2所示，在实验中记下钢球的平抛初位置O点，用悬挂的重锤确定竖直线。取下白纸以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。如果平抛运动的轨迹是一条抛物线，那么轨迹上任意一点的y坐标与x坐标理论上应满足y=ax2，若设初速度为v0，重力加速度为g，关系式中的a应等于_________：
A．
B．
C．
D．
④B实验小组为了更方便研究平抛运动，他们在实验中用频闪光源代替钢球，频闪光源的频率为50Hz，抛出后经过画布时在上面留下了一串反映平抛运动轨迹的点迹（如图3）。将点迹拍照后用软件分析可得到各点的坐标。下图中M1、M2、M3是频闪光源平抛运动过程中在画布上留下的三个连续点迹，M1、M2、M3的坐标见表格，通过计算可得频闪光源平抛运动的初速度为_____m/s，当地的重力加速度为_____m/s2
M1 | M2 | M3 | |
x/cm | 1.0 | 2.0 | 3.0 |
y/cm | 0.40 | 1.19 | 2.37 |
⑤该组同学在老师的启发下想进一步探究做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动，利用④中的实验装置完成实验并测量相关数据，通过计算机绘出如图4所示的Vy﹣t图象，并拟合出表达式，图中Vy为频闪光源平抛运动竖直方向的分速度。他们通过分析图象和表达式可以得出的结论是_____。
A．斜槽末端可能不水平
B．频闪光源与斜槽之间存在摩擦
C．频闪光源在水平方向上做匀速直线运动
D．频闪光源在竖直方向上做匀加速直线运动
