练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    精英家教网宋元襄阳大战时，元军使用了“襄阳炮”--首先在襄樊使用而得名（如图甲）．“襄阳炮”是在古代抛石机（也叫发石车）的基础上制造出来的．抛石机的结构十分简单，在一个木架上做一横轴，并在轴与横轴中间穿插一根长杆，杆的一端系着一个装石块的皮窠，另一端系着几十条或百余条绳索．使用时，将石块放入皮窠，一声令下，众人齐拉绳索，皮窠中的石块便飞也似地抛出．利用古代抛石机的模型可以用来验证机械能守恒定律．如图乙所示，图中O为固定于水平地面的支架与轻杆间的转轴；A为固定于杆端、质量为MA的球；B球质量为MB，放在轻杆另一端勺形槽内．假设每次操作是将轻杆从水平状态无初速释放，让A球向下转动到杆竖直时将B球无阻力地抛出．
    （1）为了达到实验目的，实验中除了要测定MA、MB，A、B的球心离O的距离LA，LB以外，还需要测量：
     

    A．A球从释放运动到最低点的时间t     B．O离地面的高度h
    C．B球落地点与O的水平距离S         D．A球的直径D
    （2）为使实验误差尽量小，可采取的措施有：
     

    A．B球的质量尽可能要小     B．支架处地面与B球落地处地面要在同一水平面上
    C．杆的硬度尽量的高        D．多次释放A球，取B球的平均落点
    （3）试用上面测量的物理量写出系统势能的减少量为
     
    ，动能的增加量为
     
    ，正常情况下会出现前者
     
    后者（填“大于”、“等于”或“小于”）
    分析：通过两小球的重力势能的减小转化两小球的动能，若减小量等于增加量，则能验证机械能守恒．小球的速度借助于平抛运动的规律，结合平抛运动的高度和水平位移测出．
    解答：解：（1）为了验证系统机械能守恒，需测量系统重力势能的减小量和系统动能的增加量．系统重力势能的减小量为mALAg-mBLBg，系统动能的增加量需要测量B球的速度，所以需要测量O离地面的高度h，B球落地点与O的水平距离S，释放轻杆时A球的高度h．故选BC．
    （2）为减小实验误差，杆必须有硬度，否则会储存弹性势能，同时转轴尽量减小摩擦阻力，最后要确定B球的落点，因此多次释放，取平均值．
    故选BCD．
    （3）将轻杆从水平状态无初速释放，系统重力势能的减小量为mALAg-mBLBg，
    B球的速度vB=
    s
    t
    ，
    因为A、B的角速度相等，则
    vB
    LB
    =
    vA
    LA
    ，
    系统动能的增加量△Ek=
    1
    2
    m
    v
    2
    A
    +
    1
    2
    mB
    v
    2
    B
    =
    s2g
    4(h+LB)
    (
    mA
    L
    2
    A
    L
    2
    B
    +mB)    ．
    由于存在阻力等影响，所以系统重力势能的减小量大于系统动能的增加量．
    故答案为：（1）BC；（2）BCD；（3）（mALA-mBLB）g，
    s2g
    4(h+LB)
    (
    mA
    L
    2
    A
    L
    2
    B
    +mB)    ，大于．
    点评：考查如何验证机械能守恒定律，通过实验的设计，运用重力势能的减小来转化为动能来验证．注意平抛运动的初速度的确定，及两小球的速度不同．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    同步练习册答案