Question

1．某興趣小組利用如圖所示的裝置來“探究合外力做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”．他們通過改變光電門的位置和懸掛物的質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，采集多組數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)前已平衡摩擦力，質(zhì)量為M的小車上固定一寬度為d的輕質(zhì)擋光板，且總是由同一位置自由釋放．
（1）關(guān)于下列操作的說法中，正確的是哪些BCD
A、已經(jīng)平衡摩擦力的標(biāo)志是：懸掛物連帶小車在木板上勻速運(yùn)動(dòng)
B、若懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，就可以近似認(rèn)為懸掛物的重力等于小車所受拉力
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須保證輕質(zhì)細(xì)線與木板平行           
D、多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要讓小車由靜止釋放
（2）本小組各同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中提出下述不同操作和數(shù)據(jù)處理方式，你認(rèn)為合理的說法是哪些BD
A、甲同學(xué)：把小車的末速度作為縱坐標(biāo)，拉力對(duì)小車做的功作為橫坐標(biāo)，人為畫出圖線后再分析得出結(jié)論
B、乙同學(xué)：保持懸掛物的質(zhì)量不變，以小車的位移作為橫坐標(biāo)，以小車的末速度的平方作為縱坐標(biāo)，人為作出圖線后能得出結(jié)論
C、丙同學(xué)：保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，以小車的末速度的倒數(shù)作為縱坐標(biāo)，人為作出圖線后能得出結(jié)論
D、丁同學(xué)：保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，以小車和懸掛物的獲得的總動(dòng)能作為縱坐標(biāo)，人為作出圖線后能得出結(jié)論
（3）戊同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，他把小車和懸掛物作為研究對(duì)象，懸掛物的重力作為合力，計(jì)算出的結(jié)果發(fā)現(xiàn)mgx始終小于$\frac{1}{2}$（M+m）${（\fracvbiuxen{t}）}^{2}$，經(jīng)反復(fù)核實(shí)和測(cè)量，確定兩式中各物理理的值均準(zhǔn)確，你認(rèn)為導(dǎo)致此結(jié)果的主要原因是小車前端到光電門的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車從開始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過光電門的感光點(diǎn)獲得瞬時(shí)速度的位移．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡摩擦力的原理可知，平衡摩擦力時(shí)不能掛重物，只有當(dāng)懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，才能用重力的重力代替繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通光電門，再釋放小車；
（2）分別對(duì)小車和小車、重物組成的系統(tǒng)，應(yīng)用動(dòng)能定理列式分析，作圖時(shí)要作直線圖象，只有過原點(diǎn)的直線圖象才能得出成正比的關(guān)系；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車前端到光電門的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車從開始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過光電門的感光點(diǎn)的位移，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：（1）A、調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標(biāo)志是：小車在不懸掛重物的情況下，在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、為了使輕繩的拉力可以近似認(rèn)為等于重物的重力，則要求懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須保證輕質(zhì)細(xì)線與木板平行，防止出現(xiàn)繩子的分力，故C正確；
D、多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，要讓小車由靜止釋放，否則不能求出動(dòng)能的變化量，故D正確．
故選：BCD
（2）A、對(duì)小車，根據(jù)動(dòng)能定理得：W=$\frac{1}{2}$mv²，應(yīng)把小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標(biāo)，拉力對(duì)小車做的功（W）作為縱坐標(biāo)，作出的圖象為直線，進(jìn)而分析得出結(jié)論，故A錯(cuò)誤；
B、對(duì)小車和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}$（m+m′）v²，保持懸掛物的質(zhì)量不變，應(yīng)以小車的位移（x）作為縱坐標(biāo)，以小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標(biāo)，作出的圖象為直線，進(jìn)而分析得出結(jié)論，故B正確；
C、對(duì)小車和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}$（m+m′）v²，保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量（m′）為縱坐標(biāo)，以小車和懸掛物的獲得的總動(dòng)能$\frac{1}{2}$（m+m′）v²作為橫坐標(biāo)，作出的圖象為直線，進(jìn)而分析得出結(jié)論，故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：BD
（3）分析實(shí)驗(yàn)過程可知，由于小車前端到光電門的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車從開始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過光電門的感光點(diǎn)獲得瞬時(shí)速度的位移，所以懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動(dòng)能的增量．
故答案為：（1）BCD；（2）BD；（3）小車前端到光電門的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車從開始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過光電門的感光點(diǎn)獲得瞬時(shí)速度的位移．

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)，要注意解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題，知道實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先平衡摩擦力，明確只有當(dāng)懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，才能用重力的重力代替繩子的拉力．