Question

18．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系，他們將寬度為d的擋光片固定在小車(chē)上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與砝碼盤(pán)相連，在水平桌面上的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)光電門(mén)，記錄小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的遮光時(shí)間，小車(chē)中可以放置砝碼．
（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做目的是ACD
A．為了平衡小車(chē)所受到的摩擦力
B．為了增大小車(chē)下滑的加速度
C．可使得細(xì)線拉力對(duì)小車(chē)做的功等于
合力對(duì)小車(chē)做的功
D．為了使釋放小車(chē)后，小車(chē)能勻加速下滑
（Ⅱ）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：
①將小車(chē)停在C點(diǎn)，在砝碼盤(pán)中放上砝碼，小車(chē)在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄此時(shí)小車(chē)及小車(chē)中砝碼的質(zhì)量之和為M，砝碼盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量為m，小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的遮光時(shí)間分別為t₁、t₂，則小車(chē)通過(guò)A、B過(guò)程中動(dòng)能的變化量△E=$\frac{1}{2}$M[（$\fracbztf3nz{{t}_{2}^{\;}}$）²-（$\fracp335xdh{{t}_{1}}$）²]（用字母M、t₁、t₂、d表示）．
②在小車(chē)中增減砝碼或在砝碼盤(pán)中增減砝碼，重復(fù)①的操作．
③如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d=0.550mm．
（Ⅲ）若在本實(shí)驗(yàn)中木板保持水平而沒(méi)有平衡摩擦力，假設(shè)小車(chē)與水平長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．利用上面的實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)，保證小車(chē)質(zhì)量不變，改變砝碼盤(pán)中砝碼的數(shù)量（取繩子拉力近似等于砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總重力），測(cè)得多組m、t₁、t₂的數(shù)據(jù)，并得到m與（$\frac{1}{{t}_{2}}$）²-（$\frac{1}{{t}_{1}}$）²的關(guān)系圖象如圖丙所示．已知圖象在縱軸上的截距為b，直線PQ的斜率為k，A、B兩點(diǎn)的距離為s，擋光片的寬度為d，則μ=$\frac{bbdfvrpl^{2}}{2gks}$（用字母b、d、s、k、g表示）．

Answer 1

分析 （1）為了使繩子拉力充當(dāng)合力，即細(xì)線拉力做的功等于合力對(duì)小車(chē)做的功應(yīng)先平衡摩擦力．
（2）小車(chē)在鉤碼的作用下拖動(dòng)紙帶在水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)速度傳感器可算出A B兩點(diǎn)的速度大小，動(dòng)能定理即可計(jì)算出動(dòng)能的變化；
游標(biāo)卡尺的讀數(shù)先讀出主尺的刻度數(shù)，然后讀出游標(biāo)尺的刻度．
（3）由動(dòng)能定理求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖示圖象求出滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式求出動(dòng)摩擦因數(shù)．

解答 解：（Ⅰ）木板略微傾斜的目的是平衡摩擦力，小車(chē)受到的拉力等于其合力，細(xì)線的拉力對(duì)小車(chē)做的功等于合力對(duì)小車(chē)做的功，故ACD正確；故選：ACD；
（Ⅱ）①小車(chē)通過(guò)A時(shí)的速度：v_A=$\fracrvh1ltd{{t}_{1}}$，小車(chē)通過(guò)B時(shí)的速度：vB=$\frac315rnpz{{t}_{2}}$；
則小車(chē)通過(guò)A、B過(guò)程中動(dòng)能的變化量△E=$\frac{1}{2}$Mv_B²-$\frac{1}{2}$Mv_A²=$\frac{1}{2}$M[（$\fracdnbfnbn{{t}_{2}^{\;}}$）²-（$\fracdjdtjvz{{t}_{1}}$）²]；
②游標(biāo)卡尺的讀數(shù)先讀出主尺的刻度數(shù)：5mm，游標(biāo)尺的刻度第10個(gè)刻度與上邊的刻度對(duì)齊，所以讀數(shù)為：0.05×10=0.50mm，總讀數(shù)為：5mm+0.50mm=5.50mm；
（Ⅲ）由動(dòng)能定理得：（mg-f）s=$\frac{1}{2}$M[（$\fracfdv33hn{{t}_{2}^{\;}}$）²-（$\fractdr3jlh{{t}_{1}}$）²]，
則：m=$\frac{f}{g}$+$\frac{Mbnrhp17^{2}}{2gs}$[（$\frac{1}{{t}_{2}}$）²-（$\frac{1}{{t}_{1}}$）²]，由圖示圖示可知：b=$\frac{f}{g}$，k=$\frac{Mnjzxtfb^{2}}{2gs}$，
摩擦力：f=μMg，解得：μ=$\frac{bfjphttt^{2}}{2gks}$；
答案為：（Ⅰ）ACD；（Ⅱ）①$\frac{1}{2}$M[（$\frac7hlpdxt{{t}_{2}^{\;}}$）²-（$\frac5pxdbxt{{t}_{1}}$）²]；③5.50；（Ⅲ）$\frac{blpd1nhz^{2}}{2gks}$．

點(diǎn)評(píng) 這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們可能是一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)的原理都是我們學(xué)過(guò)的物理規(guī)律．
做任何實(shí)驗(yàn)問(wèn)題還是要從最基本的物理規(guī)律入手去解決．對(duì)于系統(tǒng)問(wèn)題處理時(shí)我們要清楚系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)物體能的變化．