Question

13．幾個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別利用拉力傳感器和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究“力做功與小車速度變化的關(guān)系”．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1，他們將拉力傳感器固定在小車上，將其用不可伸長的細(xì)線繞過一個(gè)光滑的定滑輪與鉤碼相連．用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在小車的后面連接紙帶，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車運(yùn)動(dòng)的情況．小車中可以放置砝碼．實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

a．測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量m，用細(xì)線連接拉力傳感器和鉤碼（質(zhì)量為m₀），將紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到小車后面，正確連接所需電路；
b．將小車停在緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源再釋放小車，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，同時(shí)記錄m和拉力傳感器的示數(shù)F；
c．在小車中增加或減少砝碼，重復(fù)b的操作；
d．在紙帶上選取合適的點(diǎn)，測量各點(diǎn)的位移并計(jì)算對(duì)應(yīng)的功和速度．
（1）對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是B．（填寫選項(xiàng)前的序號(hào)）
A．每次釋放小車都應(yīng)給小車一定的初速度，以平衡摩擦力
B．小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到摩擦力，為消除其影響，可以將木板適當(dāng)傾斜以平衡摩擦力
C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為4～6V
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)必須保證所掛鉤碼的質(zhì)量m₀?m
（2）某一實(shí)驗(yàn)小組在正確平衡摩擦力的前提下，如圖2，因其它操作不當(dāng)致使根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的v²-W（其中W為拉力的功）關(guān)系圖象不過原點(diǎn)，原因是小車運(yùn)動(dòng)初速度不為零；由圖象計(jì)算出本次實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的m=0.4kg．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)為了使小車在傾斜的平面上被橡皮筋拉動(dòng)做功等于外力對(duì)小車做的總功，需要平衡摩擦力，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，本實(shí)驗(yàn)的拉力由傳感器直接得出，不需要用鉤碼的重力來代替；
（2）根據(jù)圖象可知，當(dāng)W=0時(shí)，小車的動(dòng)能不為零，據(jù)此判斷不通過原點(diǎn)的原因，跟據(jù)動(dòng)能定理可知，W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，求出v²-W函數(shù)表達(dá)式，根據(jù)斜率的含義求出質(zhì)量即可．

解答 解：（1）A、為了便于研究小車動(dòng)能的變化，小車的初動(dòng)能應(yīng)為零，所以小車必須從同一位置由靜止彈出，為了使小車在傾斜的平面上被橡皮筋拉動(dòng)做功等于外力對(duì)小車做的總功，需要平衡摩擦力，則可以將木板適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須使用交流電源供電，故C錯(cuò)誤；
D、本實(shí)驗(yàn)的拉力由傳感器直接得出，不需要用鉤碼的重力來代替，所以不需要滿足m_G＜＜m，故D錯(cuò)誤．
故選：B
（2）根據(jù)圖象可知，當(dāng)W=0時(shí)，小車的動(dòng)能不為零，說明小車具有初動(dòng)能，即小車運(yùn)動(dòng)初速度不為零，
根據(jù)動(dòng)能定理可知，W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，解得：${v}^{2}=\frac{2}{m}W$，則v²-W圖象的斜率表示$\frac{2}{m}$，
根據(jù)圖象可知，$\frac{2}{m}=\frac{3.0-0.25}{0.55}$
解得：m=0.4kg
故答案為：（1）B；（2）小車運(yùn)動(dòng)初速度不為零；0.4

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了“力做功與小車速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)和數(shù)據(jù)處理方向，特別注意的是本實(shí)驗(yàn)的拉力由傳感器直接得出，不需要用鉤碼的重力來代替，所以不需要滿足m_G＜＜m，很多同學(xué)會(huì)誤選D答案，難度適中