题目内容

9.如图所示,物体A的质量为M,圆环B的质量为m,通过绳子连接在一起,圆环套在光滑的竖直杆上,开始时连接圆环的绳子处于水平,长度l=4m,现从静止释放圆环.不计定滑轮和空气的阻力,取g=10m/s2,若圆环下降h=3m时的速度vB=5m/s,则(  )
A.该过程物体A上升的高度是3mB.此时物体A的速度大小为3 m/s
C.由题中所给条件可得$\frac{M}{m}=\frac{35}{36}$D.由题中所给条件可得$\frac{M}{m}$=$\frac{35}{29}$

分析 根据几何知识求出物体A上升的高度,根据两个物体的速度沿绳子方向的分量相等列式,求解此时物体A的速度.在B下降的过程中,B与A组成的系统机械能守恒,结合此时A、B速度关系,列式可得两物体的质量关系.

解答 解:A、由几何知识得,该过程物体A上升的高度 hA=$\sqrt{{h}^{2}+{l}^{2}}$-l=$\sqrt{{3}^{2}+{4}^{2}}$-4=1m.故A错误.
B、如图所示,A、B的速度关系为
  vA=vBcosθ=vB•$\frac{h}{\sqrt{{h}^{2}+{l}^{2}}}$=5×$\frac{3}{\sqrt{{3}^{2}+{4}^{2}}}$=3m/s.故B正确.
CD、由系统的机械能守恒得:
  mgh=MghA+$\frac{1}{2}$mvB2+$\frac{1}{2}$MvA2
解得 $\frac{M}{m}$=$\frac{35}{29}$.故C错误,D正确.
故选:BD

点评 该题的关键是用好系统机械能守恒和圆环的速度沿绳子方向的分速度等于A的速度这两个知识点,要注意对A或B单个物体,机械能并不守恒.

练习册系列答案
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1.气垫导轨是中学物理实验室中必备的实验器材之一,我们可以使用气垫导轨探究物体的加速度与力、质量之间的关系,研究做功与物体速度的关系,验证机械能守恒定律等.某次实验使用的装置如图甲所示,水平放置的气垫导轨上,质量为M的物块A通过绕过滑轮C的细线与质量为m的钩码B相连,当按下开关K解除滑块A的锁定后,滑块在钩码的牵引下从静止开始运动,与计时器相连的光电门D将记下滑块上的遮光条的遮光时间.气垫导轨和滑块均由铝合金制成,导轨顶角为90°且顶角平分线沿竖直方向,如图乙.现查得铝合金之间的动摩擦因数在0.15~0.19之间,为了确定动摩擦因数的具体值,可用此装置进行较精确的测量,实验操作步骤如下:
a.安装好气垫导轨,将滑块放在导轨上,启动气泵,调整气垫导轨使滑块能静止在导轨上;
b.关闭气泵,用控制开关K将滑块锁定,再用细线将滑块与钩码相连,光电门固定在尽量靠近滑轮一端某位置;
c.启动气泵,再次按下开关K释放滑块,记录下遮光条的遮光时间t1;
d.关闭气泵,再次用K锁定滑块,保持光电门位置和钩码数量不变,仍由静止释放滑块,记录下遮光条的遮光时间t2.
(1)步骤a的实验目的是调整导轨到水平;
(2)根据上述实验操作,结合下列C组数据,即可计算出铝合金间的动摩擦因数.
A.当地的重力加速度g、滑块上遮光条到光电门的距离x和遮光条的宽度d
B.滑块的质量M和遮光条的宽度d
C.滑块的质量M和钩码的质量m
D.滑块上遮光条到光电门的距离x和遮光条的宽度d
(3)根据你的选择,铝合金之间的动摩擦因数的表达式为μ=$\frac{\sqrt{2}m({t}_{2}^{2}-{t}_{1}^{2})}{2M{t}_{2}^{2}}$.

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