题目内容

7.如图所示是由阿特伍德创制的一种实验装置--阿特伍德机.已知物体A、B的质量相等均为M,物体C的质量为$\frac{1}{2}$M物体B离地高度为h,轻绳与轻滑轮间的摩擦不计,轻绳不可伸长且足够长.将BC由静止释放,当物体B下落到离地高度为$\frac{1}{2}$h时,C从B上自由脱落,脱落后随即将C取走,B继续下落$\frac{1}{2}$h高度着地,B着地后不反弹,A始终未与滑轮接触,重力加速度为g,求:
(1)C刚从B上脱落时B的速度大小;
(2)整个过程中A向上运动的最大高度.

分析 (1)研究BC一起下落高度$\frac{1}{2}$h的过程,由系统的机械能守恒求C刚从B上脱落时B的速度大小.
(2)再研究C脱离后B下降到着地的过程,由AB系统的机械能守恒求出B着地时A、B的速度.B着地后A竖直上抛,由运动学公式求A继续上升的最大高度,从而得到整个过程A上升的最大高度.

解答 解:(1)设C刚从B上脱落时B的速度大小为v1.BC一起下落高度$\frac{1}{2}$h的过程,由系统的机械能守恒得:
  (M+$\frac{1}{2}$M-M)g•$\frac{1}{2}$h=$\frac{1}{2}$(2M+$\frac{1}{2}$M)v12;
解得 v1=$\sqrt{\frac{1}{5}gh}$
(2)设B着地时的速度为v2.C脱离后B下降到着地的过程,由AB系统的机械能守恒得
  (M+-M)g•$\frac{1}{2}$h=$\frac{1}{2}$(2M)v22-$\frac{1}{2}$(2M)v12;
解得 v2=v1=$\sqrt{\frac{1}{5}gh}$
B着地后A竖直上抛,继续上升的最大高度 h′=$\frac{{v}_{2}^{2}}{2g}$=$\frac{1}{10}$h
所以,整个过程中A向上运动的最大高度 hmax=h+h′=$\frac{11}{10}$h
答:
(1)C刚从B上脱落时B的速度大小是$\sqrt{\frac{1}{5}gh}$;
(2)整个过程中A向上运动的最大高度是$\frac{11}{10}$h.

点评 本题中在BC及B下落的全过程中,单个物体的机械能都不守恒,所以在本题中要分过程来求解,第一、二个过程系统的机械能守恒,在第三个过程中只有A的机械能守恒.

练习册系列答案
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15.某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验,实验室提供如下器材:
热敏电阻Rt(常温下约8kΩ)、温度计、电流表A(量程1mA,内阻约200Ω)、电压表V(量程3V,内阻约10kΩ)、电池组E(电动势为4.5V,内阻约1Ω)、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)、开关S、导线若干、烧杯和水.
(1)根据实验所提供的器材,设计实验电路,画在图1甲所示的方框中.
(2)图1乙所示是实验器材的实物图,图中已连接了部分导线,请根据你所设计的实验电路,补充完成实物间的连线.

(3)利用补充完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值,画出该热敏电阻的Rt-t图象如图2中的实测曲线,与图中理论曲线相比二者有一定的差异.除了偶然误差外,关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法,下列叙述正确的是AC.
A.电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大
B.电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小
C.温度升高到一定值后,电流表宜采用外接法
D.温度升高到一定值后,电流表宜采用内接法
(4)将本实验所用的热敏电阻接到一个电流较大的恒流电源中使用,当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热达到平衡时,满足关系式I2R=k(t-t0)(其中k是散热系统,t是电阻的温度,t0是周围环境温度,I为电流强度),电阻的温度稳定在某一值.若通过它的电流恒为50mA,t0=20℃,k=0.25W/℃,由实测曲线可知该电阻的温度稳定在48℃.

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