题目内容

2.如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图.跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量质量均为M的物块,当左侧物块附上质量为m的小物块时,该物块由静止开始加速下落,下落h后小物块撞击挡板自动脱离,系统以v匀速运动.忽略系统一切阻力,重力加速度为g,若测出v,则可完成多个力学实验.下列关于此实验的说法,正确的是(  )
A.系统放上小物块后,轻绳的张力增加了mg
B.可测得当地重力加速度g=$\frac{(2M+m){v}^{2}}{2mh}$
C.要验证机械能守恒,需验证等式mgh=$\frac{1}{2}$(2M+m)v2
D.要探究合外力与加速度的关系,需探究mg=(M+m)$\frac{{v}^{2}}{2h}$是否成立

分析 对系统应用牛顿第二定律求出加速度,然后应用牛顿第二定律求出绳子的张力;应用动能定理可以求出重力加速度;要验证机械能守恒,应用机械能守恒定律求出表达式,确定需验证等式;由运动学公式求出加速度,然后应用牛顿第二定律分析答题.

解答 解:A、对系统,由牛顿第二定律得,加速度大小为:a=$\frac{(M+m)g-Mg}{2M+m}$=$\frac{mg}{2M+m}$.对M,由牛顿第二定律得:F-Mg=Ma,解得:F=Mg+$\frac{Mmg}{2M+m}$,所以系统放上小物块后,轻绳的张力增加了$\frac{Mmg}{2M+m}$,故A错误;
B、对系统,由动能定理得:(M+m)gh-Mgh=$\frac{1}{2}$(2M+m)v2-0,解得:g=$\frac{(2M+m){v}^{2}}{2mh}$,故B正确;
C、如果机械能守恒,则有:(M+m)gh=Mgh+$\frac{1}{2}$(2M+m)v2,整理得:mgh=$\frac{1}{2}$(2M+m)v2,即要验证机械能守恒,需验证等式mgh=$\frac{1}{2}$(2M+m)v2.故C正确;
D、物体做初速度为零的匀加速直线运动,加速度:a=$\frac{{v}^{2}}{2h}$,由牛顿第二定律得:(M+m)g-Mg=(2M+m)a,整理得:mg=(2M+m)$\frac{{v}^{2}}{2h}$,要探究合外力与加速度的关系,需探究mg=(2M+m)$\frac{{v}^{2}}{2h}$是否成立,故D错误;
故选:BC

点评 本题是一道信息给予题,认真审题、根据题意获取所需的信息是解题的前提,应用牛顿第二定律、动能定理与运动学公式可以解题;解题时注意研究对象的选择.

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