Question

18．某實驗小組用如圖甲所示裝置測量木板對木塊的摩擦力所做的功．實驗時，木塊在重物牽引下向右運動，重物落地后，木塊繼續(xù)向右做勻減速運動．圖乙是重物落地后打點計時器打出的紙帶，紙帶上的小黑點是計數(shù)點，相鄰的兩計數(shù)點之間還有4個點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖乙所示．已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz．

（1）根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)可計算出打點計時器在打下A點、B點時木塊的速度v_A、v_B，其中v_A=0.72m/s．（結果保留兩位有效數(shù)字）
（2）要測量在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功W_AB，還應測量的物理量是B．（填入物理量前的字母）
A．木板的長度l　    　B．木塊的質量m₁       C．木板的質量m₂
D．重物的質量m₃       E．木塊運動的時間t    F．AB段的距離x_AB
（3）在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功的關系式W_AB=$\frac{1}{2}{m}_{1}（{v}_{A}^{2}-{v}_{B}^{2}）$．（用v_A、v_B和第（2）問中測得的物理量的字母表示）

Answer 1

分析 （1）重物落地后，木塊由于慣性繼續(xù)前進，做勻減速直線運動，相鄰計數(shù)點間的距離逐漸減��；紙帶上某點的瞬時速度等于該點前后相鄰兩個點間的平均速度；
（2）克服摩擦力做的功等于動能的減小量，故需要天平測量質量．
（3）由動能定理可以求出木板對木塊的摩擦力所做的功．

解答 解：（1）重物落地后，木塊由于慣性繼續(xù)前進，做勻減速直線運動，相鄰計數(shù)點間的距離逐漸減小，
故紙帶向右運動，故其右端連著小木塊；計數(shù)點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s，
紙帶上某點的瞬時速度等于該點前后相鄰兩個點間的平均速度，
打A點時的速度v_A=$\frac{0.0684+0.0749}{0.2}$m/s=0.72 m/s，
（2）木塊在運動過程中，克服摩擦力做的功等于木塊動能的減小量，由動能定理得：木塊克服摩擦力做的功為：W_f=$\frac{1}{2}{m}_{1}（{v}_{A}^{2}-{v}_{B}^{2}）$
因此實驗過程中還需要用天平測出木塊的質量m₁，故ACDEF錯誤，B正確．
故選：B．
（3）在AB段對木塊，由動能定理得：W_AB=$\frac{1}{2}{m}_{1}（{v}_{A}^{2}-{v}_{B}^{2}）$，因此在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功的關系式W_f=$\frac{1}{2}{m}_{1}（{v}_{A}^{2}-{v}_{B}^{2}）$
故答案為：（1）0.72   （2）B； （3）$\frac{1}{2}{m}_{1}（{v}_{A}^{2}-{v}_{B}^{2}）$

點評 本題關鍵要明確實驗的原理和實驗的具體操作步驟，然后結合勻變速直線運動的規(guī)律和動能定理進行分析判斷．