23.(9分)如图所示,质量为M=4kg的木板静置于足够大的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ=0.01,板上最左端停放着质量为m=1kg可视为质点的电动小车,车与木板上的挡板相距L=5m。车由静止开始从木板左端向右做匀加速运动,经时间t=2s,车与挡板相碰,碰撞时间极端且碰后电动机的电源切断,车与挡板粘合在一起,求碰后木板在水平地面上滑动的距离。
(2)落地时损失的机械能△E=?
22.(8分)一质量m=60kg的滑雪运动员从高h=20m的高台上水平滑出,落在水平地面上的B点,由于落地时有机械能损失,落地后只有大小为10m/s的水平速度,滑行到C点后静止,如图所示。已知A与B、B与C之间的水平距离s1=30m,s2=40m,g=m/s2,不计空气阻力。
求(1)滑雪运动员在水平面BC上受到的阻力大小f=?
(2)如果在物块A上施加一个与墙平行的外力F,使A在未脱离圆球前贴着墙沿水平向纸里方向作加速度a=5m/s2的匀加速直线运动,那么这个外力F的大小、方向如何?
21.(8分)如图所示,光滑匀质圆球的直径为40cm,质量为20kg,悬线长L=30cm,正方形物体A厚10cm,质量为2kg,物块A与墙之间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2。
问:(1)墙对A的摩擦力多大?
20.(4分)为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞,某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球,按下述步骤做实验:
①用天平测出两个小球的质量(分别为m1和m2。且m1>m2);
②按照如图所示安装好实验装置,将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端切线水平。将一斜面BC连接在斜槽末端;
③先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置;
④将小球m2放在斜槽前端边缘上,让小球m1从斜槽顶端A处仍由静止开始滚下,使它们发生碰撞,记下这时小球m1和小球m2在斜面上的落点位置;
⑤用毫米刻度尺量出各个落点到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,测得它们到B点的距离分别为LD、LE、LF。
根据该同学的实验,请你回答下列问题:
(1)小球m1与m2发生碰撞后,m1的落点是图中的____点,m2的落点是图中的____点。
(2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式____,则说明碰撞中动量是守恒的。
(3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式_____,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。
五、计算题(34分)
19.(3分)卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,在这种环境中E无法用天平称量物体的质量。于是某同学在这种环境设计了如图所示的装置(图中O为光滑的小孔)来间接测量物体的质量:给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动。设航天器中具有基本测量工具。
(1)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是_______;
(2)实验时需要测量的物理量是________;
(3)待测质量的表达式为m=________。
18.(3分)在做“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,取下一段纸带研究其运动情况,如图所示。设0点为计数的起始点,两计数点之间的时间间隔为0.1秒,则第一个计数点与起始点的距离S1为____厘米,打第一个计数点时物体的瞬时速度为____米/秒,物体的加速度为____米/秒2。