题目内容
18．
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，测量出挡光片的中心（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=$\frac{{d}^{2}}{{2t}^{2}}$（2M+m）（用题中所给字母表示）
③该实验存在系统误差，产生误差的原因是绳子有一定的质量、或滑轮与绳子之间有摩擦、或重物运动受到空气阻力等（写出两条即可）
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、M之间的关系式：$\frac{mg}{2M+m}$．
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与m的关系式，通过关系式分析，m增大，a趋向于何值．
解答 解：①②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，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=$\frac{mg}{2M+m}$，当m不断增大，则a趋向于g．
故答案为：①挡光片的中心；②mgh=$\frac{{d}^{2}}{{2t}^{2}}$（2M+m）；③绳子有一定的质量、或滑轮与绳子之间有摩擦、或重物运动受到空气阻力等；④$\frac{mg}{2M+m}$．
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，掌握整体法在牛顿第二定律中的运用，注意引起误差的根源是分析产生误差原因的前提．
练习册系列答案
相关题目
9．
将一单摆向右拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向左摆动．用频闪、照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是（ ）
将一单摆向右拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向左摆动．用频闪、照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是（ ）| A． | 摆线碰到障碍物前后的摆长之比为4：1 | |
| B． | 摆线碰到障碍物前后的摆长之比为2：1 | |
| C． | 摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大 | |
| D． | 摆线经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变 |
6．下列能源中属于常规能源的是（ ）
| A． | 太阳能 | B． | 地热能 | C． | 核能 | D． | 天然气 |
如图，半径为R的圆盘上绕有一根轻绳，轻绳的另一端与放在水平桌面上物体相连，物体质量为m，绳子处于水平状态，物体与桌面的摩擦系数为μ．t=0开始，圆盘以角速度ω=kt（k为常数）转动，绳子上拉力为m（kR+μg）；经过时间t，圆盘转过的圈数n=$\frac{k{t}^{2}}{4π}$．
3．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，对以下几位物理学家所作的贡献，下列描述中符合物理学史实的是（ ）
| A． | 伽利略应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点 | |
| B． | 楞次发现电流通过导体时会发热，即电流的热效应，并总结出Q=I2Rt | |
| C． | 安培特发现了电流的磁效应，首次揭示了电和磁之间的联系 | |
| D． | 法拉第发现了电磁感应现象，并得出了法拉第电磁感应定律 |
如图所示，有一内壁光滑的试管装有一小球（直径略小于试管内径），试管的开口端封闭后安装在水平轴O上，让试管在竖直平面匀速转动．当转动的角速度ω=20rad/s时，试管底部受到小球的压力的最大值为最小值的3倍，g取10m/s2．
7．根据热力学第二定律分析，下列说法中正确的是（ ）
| A． | 热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体 | |
| B． | 热量能够从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体 | |
| C． | 机械能可以全部转化为内能，但变化的内能不可以全部转化为机械能 | |
| D． | 机械能可以全部转化为内能，变化的内能可以全部转化为机械 |
15．
如图所示，一水平导线通以电流I，导线下方有一带正电的微粒（不计重力），初速度方向与电流平行，高于微粒的运动情况，下述说法中，正确的是（ ）
如图所示，一水平导线通以电流I，导线下方有一带正电的微粒（不计重力），初速度方向与电流平行，高于微粒的运动情况，下述说法中，正确的是（ ）| A． | 沿路径a运动，其轨道半径越来越大 | B． | 沿路径a运动，其轨道半径越来越小 | ||
| C． | 沿路径b运动，其轨道半径越来越大 | D． | 沿路径b运动，其轨道半径越来越小 |