Question

【題目】（18分）

如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。

（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是 （選填選項(xiàng)前的字母）。

A.直流電源 B.交流電源

（2）實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力。正確操作方法是 （選填選項(xiàng)前的字母）。

A.把長木板右端墊高 B.改變小車的質(zhì)量

在不掛重物且 （選填選項(xiàng)前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。

A.計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B.計(jì)時(shí)器打點(diǎn)

（3）接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次去A、B、C……若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。測得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……，如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg，從打O點(diǎn)打B點(diǎn)的過程中，拉力對(duì)小車做的功W= ，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v= 。

（4）以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作如圖3所示的v2–W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為_________________。根據(jù)功與能的關(guān)系，動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是_________。

（5）假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2–W關(guān)系的是______________。

Answer 1

【答案】⑴B；⑵A，B；⑶mgx2，；⑷v2=4.69W，質(zhì)量；⑸A

【解析】⑴打點(diǎn)計(jì)時(shí)器均使用交流電，故選項(xiàng)B正確；

⑵平衡摩擦和其它阻力，是通過墊高木板右端，構(gòu)成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它們平衡，故選項(xiàng)A正確，實(shí)驗(yàn)時(shí)，是讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，紙帶跟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間會(huì)有滑動(dòng)摩擦力，屬于實(shí)驗(yàn)中小車受到的阻力之一，也需要平衡，故選項(xiàng)B正確；

⑶根據(jù)圖中空間關(guān)系可知，小車拖動(dòng)紙帶移動(dòng)的距離等于重物下落的距離，因此小車所受拉力又約等于重物重力，因此，W=mgx2，小車在運(yùn)動(dòng)時(shí)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，因此打B點(diǎn)小車的速度為小車帶動(dòng)紙帶打下AC段的中點(diǎn)時(shí)刻速度，也等于這段的平均速度，有：v=

⑷由圖象可知，圖線的斜率為：k=4.69×10-2，結(jié)合圖象橫軸單位，可知v2=4.69W，設(shè)小車的質(zhì)量為M，根據(jù)動(dòng)能定理有：W=，變形得：v2=，對(duì)照上式可知：k=，因此斜率有關(guān)的物理量為質(zhì)量；

⑸事實(shí)上，mgx=－0，處理成W=，v2=，即使不滿足m遠(yuǎn)小于M，v2與W依然是正比例關(guān)系，應(yīng)選擇圖象A。