题目内容
15．
如图甲所示的装置是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律，某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示，实验时，该同学进行了如下操作：①第一步：将质量均为M（A的含挡光片、B的含挂钩）的重物A、B用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出挡光片中心（填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h．
第二步：在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为△t．
第三步：测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．
②如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒（已知重力加速度为g），各物理量应满足的关系式为mgh=$\frac{1}{2}$（2M+m）（$\frac{d}{△t}$）2 （用题中所给字母表示）．
③该实验系统误差，产生误差的原因有绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等（写出一条即可）．
④验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？已知重力加速度为g，请你帮该同学写出a与m之间的关系式：a=$\frac{g}{\frac{2M}{m}+1}$．
分析 根据系统机械能守恒，得出系统重力势能的减小量和系统动能的增加量，根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度求出系统末动能．
对系统研究，根据牛顿第二定律求出加速度a与m的关系式．
解答 解：①需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离，
②系统的末速度为：v=$\frac{d}{△t}$，
则系统重力势能的减小量△Ep=mgh，系统动能的增加量为：
△Ek=$\frac{1}{2}$（2M+m）v2=$\frac{1}{2}$（2M+m）（$\frac{d}{△t}$）2，
若系统机械能守恒，则有：mgh=$\frac{1}{2}$（2M+m）（$\frac{d}{△t}$）2．
③系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等．
④根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg，则系统加速度为：a=$\frac{mg}{2M+m}$=$\frac{g}{\frac{2M}{m}+1}$．
故答案为：①挡光片的中心；②mgh=$\frac{1}{2}$（2M+m）（$\frac{d}{△t}$）2；③绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等；④a=$\frac{g}{\frac{2M}{m}+1}$．
点评 解决本题的关键知道实验的原理，知道误差产生的原因；明确验证机械能守恒定律的实验方法；正确应用牛顿第二定律的进行分析求解．
练习册系列答案
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6．关于运动物体所受合力对物体速度的影响，下列说法正确的是（ ）
| A． | 如果合力的方向与速度方向相同，则物体速度增大而方向不变 | |
| B． | 如果合力的方向与速度方向所成角度为锐角，则物体速度增大且方向改变 | |
| C． | 如果合力的方向与速度方向始终垂直，则物体速度大小不变且方向不变 | |
| D． | 如果合力的方向与速度方向相反，则物体速度减小 |
3．做平抛运动的物体，在水平方向通过的最大距离取决于（ ）
| A． | 物体的高度 | B． | 物体的高度和初速度 | ||
| C． | 物体的初速度 | D． | 物体所受的质量、高度和初速度 |
如图是阿毛同学的漫画中出现的装置，描述了一个“吃货”用来做“糖炒栗子”的“萌”事儿：将板栗在地面小平台上以一定的初速经两个四分之一圆弧衔接而成的轨道，从最高点P飞出进入炒锅内，利用来回运动使其均匀受热．我们用质量为m的小滑块代替栗子，借这套装置来研究一些物理问题．设大小两个四分之一圆弧半径为2R和R，小平台和圆弧均光滑．将过锅底的纵截面看作是两个斜面AB、CD和一段光滑圆弧组成．斜面动摩擦因数均为0.25，而且不随温度变化．两斜面倾角均为θ=37°，AB=CD=2R，A、D等高，D端固定一小挡板，碰撞不损失机械能．滑块的运动始终在包括锅底最低点的竖直平面内，重力加速度为g．
7．
如图所示，两个质量分别为m1=4kg、m2=6kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接．两个大小分别为F1=60N、F2=40N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则下列说法错误的是（ ）
如图所示，两个质量分别为m1=4kg、m2=6kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接．两个大小分别为F1=60N、F2=40N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则下列说法错误的是（ ）| A． | 弹簧测力计的示数是20 N | |
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| D． | 在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为13 m/s2，m2的加速度大小为2m/s2 |
4．
如图所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是（ ）
如图所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是（ ）| A． | q1在A点的电势能等于q2在B点的电势能 | |
| B． | B两点的电场强度相等 | |
| C． | A点电势大于B点电势 | |
| D． | q1的电荷量小于q2的电荷量 |