Question

【題目】某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置探究合力做功與動能變化之間的關(guān)系。

（1）除了圖示的實驗器材，下列器材中還必須使用的是 。

A．直流電源 B．刻度尺

C．秒表 D．天平（含砝碼）

（2）實驗中需要通過調(diào)整木板傾斜程度以平衡摩擦力，目的是 。

A．為了使小車能做勻加速運(yùn)動

B．為了增大繩子對小車的拉力

C．為了使繩子對小車做的功等于合外力對小車做的功

（3）為了使繩子的拉力約等于鉤碼的總重力，需要確保鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。實驗時，先接通電源，再釋放小車，得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個計數(shù)點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為sA、sB、sC，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，實驗時鉤碼的總質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M。從O到B的運(yùn)動過程中，拉力對小車做功W= ，小車動能變化量ΔEk= 。

（4）另一位同學(xué)在本實驗中，也平衡了摩擦力，并打出了一條紙帶，但鉤碼的總質(zhì)量m沒有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，在處理數(shù)據(jù)時，他仍然取繩子的拉力約等于鉤碼的總重力。該同學(xué)采用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量起始點O到每個計數(shù)點的距離，并計算出每個計數(shù)點對應(yīng)的小車速度v以及從O點到該計數(shù)點對應(yīng)的過程中繩子拉力所做的功W，描繪出v2-W圖像。請你根據(jù)所學(xué)的知識分析說明：該同學(xué)所描繪的v2-W圖像應(yīng)當(dāng)是直線還是曲線（不考慮空氣阻力影響）。

Answer 1

【答案】（1）BD（2分）；（2）C（2分）；（3）mgsB（1分）；（2分）；（4）該同學(xué)所描繪的v2-W圖像應(yīng)當(dāng)是直線。

【解析】

試題分析：（1）打點計時器需要的是交流電流，故選項A錯誤；紙帶需要用刻度尺測距離，故選項B必須使用；計時器就是測時間的，故不需要秒表，選項C不需要；在計算拉力的功時，需要測拉力，故需要用天平測鉤碼的質(zhì)量，故必須使用天平，選項D也需要；（2）平衡摩擦力的目的是使繩子對小車做的功等于合外力對小車做的功，選項C正確；（3）拉力對小車做功W=mgsB；小車動能的變化量為△Ek==；（4）該同學(xué)所描繪的v2-W圖像應(yīng)當(dāng)是直線。分析過程如下：

設(shè)細(xì)線的拉力為F，小車發(fā)生位移為x時的速度大小為v，加速度大小為a，

根據(jù)牛頓第二定律，對于小車有：F=Ma ① 對于鉤碼有：mg-F=ma ②

本實驗中：W=mgx ③

根據(jù)勻變速運(yùn)動學(xué)公式有：v2=2ax ④

聯(lián)立①②③④式可得： 或

顯然v2∝W，可見該同學(xué)所描繪的v2-W圖像應(yīng)當(dāng)是直線。 （3分）