如圖甲所示的裝置叫做阿特伍德機(jī)，是英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德（G?Atwood1746-1807）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(jìn)后用來驗證機(jī)械能守恒定律，如圖乙所示．
（1）實驗時，該同學(xué)進(jìn)行了如下步驟：
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)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，驗證守恒定律．
（2）如果系統(tǒng)（重物A、B以及物塊C）的機(jī)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(jī)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______．
（1、2）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，系統(tǒng)的末速度為：v=
d
△t
，
則系統(tǒng)重力勢能的減小量△Ep=mgh，系統(tǒng)動能的增加量為：△Ek=
1
2
(2M+m)v2=
1
2
(2M+m)(
d
△t
)2，
若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有：mgh=
1
2
(2M+m)(
d
△t
)2．
（3）系統(tǒng)機(jī)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：繩子有一定的質(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，則系統(tǒng)加速度為：a=
mg
M+m
=
g
M
m
+1
，當(dāng)m不斷增大，則a趨向于g．
故答案為：（1）①擋光片的中心；（2）mgh=
1
2
(2M+m)(
d
△t
)2；（3）繩子有一定的質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等；（4）①a=
mg
2M+m
；②重力加速度g．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（20）導(dǎo)體切割磁感線的運動可以從宏觀和微觀兩個角度來認(rèn)識。如圖所示，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬直導(dǎo)線MN在與其垂直的水平恒力F的作用下，在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運動，速度v與恒力F方向相同，導(dǎo)線MN始終與導(dǎo)線框形成閉合電路，已知導(dǎo)線MN電阻為R，其長度L，恰好等于平行軌道間距，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻。

（1）通過公式推導(dǎo)驗證：在時間內(nèi)，F(xiàn)對導(dǎo)線MN所做的功W等于電路獲得的電能，也等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q。
（2）若導(dǎo)線的質(zhì)量m=8.0g，長度L=0.1m，感應(yīng)電流I=1.0A，假設(shè)一個原子貢獻(xiàn)1個自由電子，計算導(dǎo)線MN中電子沿導(dǎo)線長度方向定向移動的平均速率v（下表中列出了一些你可能用到的數(shù)據(jù)）。

（3）經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運動自由電子和金屬離子（金屬原子失去電子后剩余部分）的碰撞，展開你想象的翅膀，給出一個合理的自由電子運動模型：在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線MN中金屬離子對一個自由電子沿導(dǎo)線長度方向的平均作用力的表達(dá)式。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

某同學(xué)利用光電門傳感器設(shè)計了一個研究小球自由下落時機(jī)械能是否守恒的實驗，實驗裝置如圖1所示，圖中A、B兩位置分別固定了兩個光電門傳感器．

（1）如圖2所示，實驗時用20分度游標(biāo)卡尺測得小球直徑為d=______cm；
（2）小球通過A的擋光時間為t1，通過B的擋光時間為t2．
（3）用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較______是否相等，就可以證明在自由落體過程中小球的機(jī)械能是守恒的（用題目中涉及的物理量符號表示）．
（4）為減小實驗誤差，可采取的方法是______．
A．增大兩擋光片寬度dB．減小兩擋光片寬度d
C．增大兩擋光片間距hD．減小兩擋光片間距h．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

在用打點計時器驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，使質(zhì)量為m=1.00kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示．O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取連續(xù)點中的三個點．已知打點計時器每隔0.02s打一個點，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.80m/s2，那么：

（1）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點到______點來驗證機(jī)械能守恒定律；
（2）從O點到（1）問中所取的點，重物重力勢能的減少量△Ep=______J，動能增加量△Ek=______J（結(jié)果取三位有效數(shù)字）；
（3）若測出紙帶上所有各點到O點之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點的速度v及物體下落的高度h，則以
v2
2
為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象是圖中的______．

（4）實驗中對于使用打點計時器，下面說法正確的是：______
A．應(yīng)先釋放紙帶后接通電源
B．應(yīng)先接通電源后釋放紙帶
C．打點計時器使用的電源為直流電源
D．打點計時器使用的電源為交流電源．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

用落體法驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中：
（1）有下列器材可供選用：電磁打點計時器、鐵架臺（帶鐵架）、帶鐵夾的重物、復(fù)寫紙、紙帶、秒表、導(dǎo)線、開關(guān)、天平，其中不必要的器材是______；缺少的器材是交流電源，______．
（2）供選擇的重物有以下四個，應(yīng)選擇______
A．質(zhì)量為100g的木球B．質(zhì)量為10g的砝碼 C．質(zhì)量為200g的重錘D．質(zhì)量為10g的塑料球
（3）若實驗中所用重錘質(zhì)量為m=1kg，打點紙帶如圖1所示（O點為自由下落的起始點），打點時間間隔為0.02s，則記錄D點時，重錘的速度vD=______，重錘動能EKD=______．從開始下落起至D點，重錘的重力勢能減少量為______J，因此可得出的結(jié)論是______．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（4）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點的速度v，量出下落距離h，則以v2/2為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是圖2中的______

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

某同學(xué)采用重物自由下落的方法“驗證機(jī)械能守恒定律”．打點計時器所用電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．

（1）下面是他實驗時的操作步驟：
A．按照圖1所示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；
D．先釋放紙帶，然后再接通電源；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．計算重錘下落過程中減少的重力勢能和增加的動能；
G．改換紙帶，重做幾次．
其中沒有必要或操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是______；
（2）若按實驗要求正確地選出紙帶進(jìn)行測量，量得連續(xù)三點A、B、C到第一個點的距離如圖2所示，那么：
①紙帶的______（左、右）端與重物相連
②從打下計數(shù)點A到打下計數(shù)點C的過程中重力勢能的減少量△Ep=______（保留兩位有效數(shù)字）；
③猜測：動能的增加量△Ek最有可能______勢能的減少量△Ep（填“＞、=、＜）．
（3）重錘在下落的過程中，如果所受阻力均忽略不計，h代表下落的距離，Ek代表動能，EP代表勢能，
E代表機(jī)械能，以水平桌面為參考面，下列圖象不正確的是______．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

質(zhì)量為m的物體，從地面以g/3的加速度由靜止豎直向上做勻加速直線運動，上升高度為h的過程中，下面說法中正確的是  （       ）
A．物體的重力勢能增加了mgh/3B．物體的機(jī)械能增加了2mgh/3
C．物體的動能增加了mgh/3D．物體克服重力做功mgh

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，傾角為θ＝30°、足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L1＝0.4m，B1＝5T的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上。一質(zhì)量m＝1.6kg的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，其電阻r＝1Ω。金屬導(dǎo)軌上端連接右側(cè)電路，R1＝1Ω，R2＝1.5Ω。R2兩端通過細(xì)導(dǎo)線連接質(zhì)量M＝0.6kg的正方形金屬框cdef，每根細(xì)導(dǎo)線能承受的最大拉力Fm=3.6N，正方形邊長L2＝0.2 m，每條邊電阻r0=1Ω，金屬框處在一方向垂直紙面向里、B2＝3T的勻強(qiáng)磁場中�，F(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，不計其他電阻及滑輪摩擦，取g=10m/s2。求：

（1）電鍵S斷開時棒ab下滑過程中的最大速度vm；
（2）電鍵S閉合，細(xì)導(dǎo)線剛好被拉斷時棒ab的速度v；
（3）若電鍵S閉合后，從棒ab釋放到細(xì)導(dǎo)線被拉斷的過程中棒ab上產(chǎn)生的電熱Q=2J，此過程中棒ab下滑的高度h。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

（多選題）將一長木板靜止放在光滑的水平面上，如下圖甲所示，一個小鉛塊(可視為質(zhì)點)以水平初速度v0由木板左端向右滑動，到達(dá)右端時恰能與木板保持相對靜止�，F(xiàn)將木板分成A和B兩段，使B的長度和質(zhì)量均為A的2倍，并緊挨著放在原水平面上，讓小鉛塊仍以初速度v0由木塊A的左端開始向右滑動，如圖乙所示。若小鉛塊相對滑動過程中所受的摩擦力始終不變，則下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．小鉛塊將從木板B的右端飛離木板
B．小鉛塊滑到木板B的右端前就與木板B保持相對靜止
C．甲、乙兩圖所示的過程中產(chǎn)生的熱量相等
D．圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量

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同步練習(xí)冊答案