题目内容

17.如图所示为某游乐场的一个娱乐设施,图中的大转盘在竖直平面内匀速转动,坐在吊篮里的游人却显得悠然自得,对某个游人,下列说法正确的是(  )
A.他所受合外力恰好为零
B.他所受合外力方向始终指向圆周运动圆心
C.他的机械能保持不变
D.他的机械能不断增加

分析 A、大转盘在竖直平面内匀速转动,游人所受合外力提供向心力,他所受合外力不为零,可判断A选项;
B、大转盘在竖直平面内匀速转动,游人所受合外力提供向心力,且始终指向圆心,可判断B选项;
C、游人由最高点到最低点过程中,动能不变,重力势能减少,所以机械能减少;人由最低点到最高点过程中,动能不变,重力势能增加,所以机械能增加,所以他的机械能是变化的,可判断C选项;
D、游人由最高点到最低点过程中,动能不变,重力势能减少,所以机械能是减少的,可判断D选项.

解答 解:A、大转盘在竖直平面内匀速转动,游人所受合外力提供向心力,他所受合外力不为零,故A错误;
B、大转盘在竖直平面内匀速转动,游人所受合外力提供向心力,且始终指向圆心,故B正确;
C、游人由最高点到最低点过程中,动能不变,重力势能减少,所以机械能减少;人由最低点到最高点过程中,动能不变,重力势能增加,所以机械能增加,所以他的机械能是变化的,故C错误;
D、游人由最高点到最低点过程中,动能不变,重力势能减少,所以机械能是减少的,故D错误.
故选:B.

点评 本题考查了匀速圆周运动的问题,注意做匀速圆周运动的物体合外力提供向心力,对于判断机械能是否守恒要看除重力以外的其他力是否做了功,若做功则机械能不守恒,若不做功即只有重力做功,则机械能守恒.

练习册系列答案
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5.如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,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.

(1)实验时,该同学进行了如下步骤:
①将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后,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.
②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.
③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,应满足的关系式为mgh=$\frac{1}{2}$(2M+m)($\frac{d}{△t}$)2(已知重力加速度为g)
(3)引起该实验系统误差的原因有绳子有质量;或滑轮与绳子有摩擦;或重物运动受到阻力作用(写一条即可).
(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?a随m增大会趋于一个什么值?请你帮该同学解决:
①写出a与m之间的关系式:a=$\frac{mg}{2M+m}$(还要用到M和g);
②a的值会趋于重力加速度g.
12.图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图,砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M,实验中用砂和砂桶的总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.

(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下还需要进行的一项操作是B.
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动.
(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是C
A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数点之间的距离分别为:SAB=4.22cm、SBC=4.65cm、SCD=5.08cm、SDE=5.49cm、SEF=5.91cm、SFG=6.34cm.已知打点计时器的工作频率为50Hz,则a=0.42m/s2(结果保留两位有效数字).

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