【題目】如圖所示的裝置叫做阿特伍德機，是英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實驗裝置,用來研究勻變速直線運動的規(guī)律.某同學(xué)對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律，如圖所示.

(1)實驗時，該同學(xué)進行了如下操作：

①將質(zhì)量均為M(A的含擋光片、B的含掛鉤)的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止?fàn)顟B(tài).測量出：

_____________(填“A的上表面”、“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h.

②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C，讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運動，光電門記錄擋光片擋光的時間為t.

③測出擋光片的寬度d，計算有關(guān)物理量，驗證機械能守恒定律.

(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為：____________(已知重力加速度為g).

(3)引起該實驗系統(tǒng)誤差的原因有：____________________________________(寫一條即可).

(4)驗證實驗結(jié)束后，該同學(xué)突發(fā)奇想:如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，不斷增大物塊C的質(zhì)量m,重物B的加速度a也將不斷增大，那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系?a隨m增大會趨于一個什么值?請你幫該同學(xué)解決：

①寫出a與m之間的關(guān)系式：____________(還要用到M和g)

②a的值會趨于______.

【答案】（1）擋光片中心；（2）；（3）繩子有質(zhì)量；滑輪與繩子有摩擦；重物運動受到阻力作用（回答一個即可）；（4）①；②重力加速度g

【解析】

試題（1）（2）驗證機械能守恒定律的原理是系統(tǒng)重力勢能的減少量等于系統(tǒng)動能的增加量。即需要測量系統(tǒng)重力勢能的變化量，則應(yīng)該測量出擋光片中心到光電門中心的距離，則系統(tǒng)重力勢能的減小量，系統(tǒng)的末速度為：，系統(tǒng)動能的增加量為：若系統(tǒng)機械能守恒，則有：，

故需要測出擋光片中心到光電門中心的距離，關(guān)系式為：。

（3）系統(tǒng)機械能守恒的條件是只有重力做功，引起實驗誤差的原因可能有：繩子有質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等．

（4）根據(jù)牛頓第二定律得，系統(tǒng)所受的合力為mg，由牛頓第二定律：

則系統(tǒng)加速度為：，當(dāng)m不斷增大，則a趨向于g．

練習(xí)冊系列答案
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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，半徑為R的圓形邊界內(nèi)充滿垂直紙面向外的勻強磁場，三個粒子以相同的速度從O點沿on方向射入，粒子1從p點射出，粒子2從n點射出，粒子3從mn邊界射出，出射方向偏轉(zhuǎn)了60°，不考慮粒子的重力和粒子間的相互作用。根據(jù)以上信息，可以確定

A. 粒子1帶負(fù)電，粒子2不帶電，粒子3帶正電

B. 粒子1和粒子3的周期之比為

C. 粒子1和粒子3在磁場中運動的時間之比為

D. 粒子1和粒子3的比荷之比為

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【題目】（10分）如圖，一固定的豎直氣缸有一大一小兩個同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個活塞，已知大活塞的質(zhì)量為，橫截面積為，小活塞的質(zhì)量為，橫截面積為；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為，氣缸外大氣壓強為，溫度為。初始時大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞間封閉氣體的溫度為，現(xiàn)氣缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移，忽略兩活塞與氣缸壁之間的摩擦，重力加速度取，求

（i）在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，缸內(nèi)封閉氣體的溫度；

（ii）缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時，缸內(nèi)封閉氣體的壓強。

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【題目】如圖所示,在空間水平面MN的下方存在豎直向下的勻強電場,質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點以一定的初速度水平拋出,從B點進入電場,到達(dá)C點時速度方向恰好水平, A、B、C三點在同一直線上,且AB=2BC,由此可見,下列說法正確的是()

A. 電場力為2mg

B. 小球帶正電

C. 小球從A到B與從B到C的運動時間相等

D. 小球從A到B與從B到C的速度變化量相等

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【題目】豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一根彈簧秤，如圖所示，彈簧秤的秤鉤上懸掛一個質(zhì)量m＝4kg的物體，試分析下列情況下電梯各種具體的運動情況（g取10m/s2）：

（1）當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T1＝40N，且保持不變；

（2）當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T2＝32N，且保持不變；

（3）當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T3＝44N，且保持不變。

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【題目】一條不可伸長的輕繩跨過質(zhì)量可忽略不計的定滑輪，繩的一端系一質(zhì)量M=15kg的重物，重物靜止于地面上，有一質(zhì)量m=10kg的猴從繩子另一端沿繩向上爬，如圖所示，不計滑輪摩擦，在重物不離開地面條件下，猴子向上爬的最大加速度為（g=10m/s2）（ ）

A．25m/s2 B．5m/s2 C．10m/s2 D．15m/s2

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【題目】如圖是探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗方案之一,通過位移的測量來代替加速度的測量,即a1/a2=x1/x2，用這種替代成立的操作要求是________.

A. 實驗前必須先平衡摩擦力

B. 必須保證兩小車的運動時間相等

C. 兩小車都必須從靜止開始做勻加速直線運動

D. 小車所受的水平拉力大小可以認(rèn)為是砝碼(包括小盤)的重力大小

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【題目】如圖所示，傾角θ=300的斜面體A靜止在水平地面上，一根輕繩跨過斜面體頂端的小滑輪，繩兩端系有質(zhì)量均為m的小物塊a、b，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)�，F(xiàn)給物塊b施加一個水平向右的F，使其緩慢離開直到與豎直方向成300 (不計繩與滑輪間的摩擦），此過程說法正確的是（ ）

A. b受到繩的拉力先増大再減小

B. 小物塊a受到的摩擦力増大再減小

C. 水平拉力F逐漸増大

D. 小物塊a—定沿斜面緩慢上移

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【題目】人類研究磁場的目的之一是為了通過磁場控制帶電粒子的運動。如圖所示，是通過磁場控制帶電粒子運動的一種模型。在0≤x＜d和d＜x≤2d的區(qū)域內(nèi)，分別存在磁感應(yīng)強度均為B的勻強磁場，方向分別垂直紙面向里和垂直紙面向外。在坐標(biāo)原點有一粒子源，連續(xù)不斷地沿x軸正方向釋放出質(zhì)量為m，帶電量為q(q>0)的粒子，其速率有兩種，分別為v1＝，v2＝。(不考慮粒子的重力、粒子之間的相互作用)試計算下列問題：

(1)求兩種速率的粒子在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中做圓周運動的半徑大小R1和R2；

(2)求兩種速率的粒子從x＝2d的邊界射出時，兩出射點的距離Δy的大��；

(3)在x＞2d的區(qū)域添加一勻強磁場B1，使得從x＝2d邊界射出的兩束粒子最終匯聚成一束，并平行y軸正方向運動。在圖中用實線畫出粒子的大致運動軌跡(無需通過計算說明)，用虛線畫出所添加磁場的邊界線。

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