题目内容

(1)某同学用如图1所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验:

①先测出可视为质点的两材质相同滑块A、B的质量分别为m、M及滑块与桌面间的动摩擦因数μ.
②用细线将滑块A、B连接,使A、B间的轻弹簧处于压缩状态,滑块B恰好紧靠桌边.
③剪断细线,测出滑块B做平拋运动的水平位移x1,滑块A沿水平桌面滑行距离为x2(未滑出桌面).
为验证动量守恒定律,写出还需测量的物理量及表示它们的字母______;如果动量守恒,需要满足的关系式为______.
(2)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究功和动能变化的关系,如图2所示,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器,记录小车通过A、B时的速度大小.小车中可以放置砝码.
(Ⅰ)实验中木板略微倾斜,这样做目的是______.
A.是为了使释放小车后,小车能匀加速下滑
B.是为了增大小车下滑的加速度
C.可使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功
D.可使得小车在未施加拉力时做匀速直线运动
(Ⅱ)实验主要步骤如下:
①测量______和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路.
②将小车停在C点,接通电源,______,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B时的速度.
③在小车中增加砝码,或增加钩码个数,重复②的操作.
(Ⅲ)下表是他们测得的一组数据,其中M1是传感器与小车及小车中砝码质量之和,|v
22
-v
21
|是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,F是拉力传感器受到的拉力,W是拉力F在A、B间所做的功.表格中△E3=______,W3=______(结果保留三位有效数字).
次数M1/kg|v
22
-v
21
|/(m/s)2
△E/JF/NW/J
10.5000.7600.1900.4000.200
20.5001.650.4130.8400.420
30.5002.40△E31.220W3
41.0002.401.202.4201.21
51.0002.841.422.8601.43
(1)剪断细线后B做平抛运动,要求B的初速度,需要知道运动的高度和水平距离,所以还需要测量桌面离地面的高度h;
如果动量守恒,则剪断细线前后动量相等,剪断前两滑块速度都为零,所以总动量为零,
剪断后,B做平抛运动,t=
2h
g
vB=
x1
t
=x1
g
2h

A做匀减速直线运动,根据动能定理得:-μMgx2=-
1
2
MvA2
,解得vA=
2μgx2

所以必须满足的关系为MvA=mvB
带入数据得:Mx1
g
2h
═m
2gμx2

(2)(Ⅰ)实验中木板略微倾斜,目的是平衡摩擦力,使得细线的拉力等于小车的合力,不施加拉力时,小车能做匀速直线运动,拉力做功等于合力做功.故C、D正确,A、B错误.
故选CD.
(Ⅱ)实验前需测量小车、砝码和拉力传感器的总质量.先接通电源,再静止释放小车,使得小车初动能为零.
(Ⅲ)由各组数据可见规律△E=
1
2
M1(v22-v12
可得△E3=0.600 J
观察F-W数据规律可得数值上W3=F?L=0.610 J
故答案为:(1)物体B下落的高度Mx1
g
2h
═m
2gμx2

(2)(Ⅰ)CD
(Ⅱ)小车、砝码静止释放小车
(Ⅲ)0.600,0.610
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