Question

【題目】水平桌面上有一個半徑很大的圓弧軌道P，某實驗小組用此裝置（如圖）進行了如下實驗：

①調整軌道P的位置，讓其右端與桌邊對齊，右端上表面水平；

②在木板Q表面由內到外頂上白紙和復寫紙，并將該木板豎直緊貼桌邊；

③將小物塊a從軌道頂端由靜止釋放，撞到Q在白紙上留下痕跡O；

④保持Q豎直放置，向右平移L，重復步驟③，在白紙上留下痕跡O1；

⑤在軌道的右端點放置一個與a完全相同的物塊b，重復步驟③，a和b碰后黏在一起，在白紙上留下痕跡O2；

⑥將軌道向左平移S，緊靠其右端固定一個與軌道末端等高，長度為S的薄板R，薄板右端與桌邊對齊（虛線所示），重復步驟③，在白紙上留下痕跡O3；

⑦用刻度尺測出L、S、y1、y2、y3。

不考慮空氣阻力，已知當地的重力加速度為g，完成下列問題：（用已知量和待測量的符號表示）

⑴步驟④中物塊a離開軌道末端時的速率為_____；

⑵若測量數據滿足關系式_____，則說明步驟⑤中a與b在軌道末端碰撞過程中動量守恒；

⑶步驟⑥中物塊a離開薄板R右端時的速率為_____；

⑷物塊a與薄板R間的動摩擦因數為_____。

Answer 1

【答案】

【解析】（1）步驟④中物塊a離開軌道末端做平拋運動，豎直方向： ；水平方向： ；聯立解得： 。

（2）同上，打在O2時，平拋初速度為： ；a與b在軌道末端碰撞過程中動量守恒： ，即，解得： 。

（3）方法同（1），v3= 。

（4）根據動能定理： ，代入數據得： 。