Question

10．某興趣小組利用如圖8所示的裝置來“探究合外力的功與物體動能變化的關(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)．已知將此裝置平衡摩擦后，小車總是由同一位置自由釋放，小車上方固定一寬度為d的擋光板．
①下列關(guān)于操作中的說法，正確的是BCD．
A．調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標(biāo)志是：懸掛物連帶小車在軌道上勻速運(yùn)動
B．實(shí)驗(yàn)時，使懸掛物的質(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，務(wù)必先接通光電門，待其正常工作后，再釋放小車
D．多次實(shí)驗(yàn)時，一定要讓小車由靜止釋放
②本小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中有不同操作和數(shù)據(jù)處理方式，你認(rèn)為合理的說法是BD．
A．甲同學(xué)把小車的末速度（v）作為橫坐標(biāo)，拉力對小車做的功（W）作為縱坐標(biāo)，人為畫出該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（x）作為縱坐標(biāo)，以小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標(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（m′）為縱坐標(biāo)，以小車的末速度的倒數(shù)（$\frac{1}{v}$）作為橫坐標(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（m′）為縱坐標(biāo)，以小車和懸掛物的獲得的總動能$\frac{1}{2}$（m+m′v²）作為橫坐標(biāo)，人為作出圖線后能得出結(jié)論
③戊同學(xué)對實(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象，懸掛物的重力作為合力，計算出的結(jié)果始終是：懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動能的增量，即沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，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)動到擋光板通過光電門的感光點(diǎn)獲得瞬時速度的位移．

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，才能用重力的重力代替繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通光電門，再釋放小車；
②分別對小車和小車、重物組成的系統(tǒng)，應(yīng)用動能定理列式分析，作圖時要作直線圖象，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，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：①A、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，故A錯誤；
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)時應(yīng)先接通光電門，待其正常工作后，再釋放小車，故C正確；
D、多次實(shí)驗(yàn)時，要讓小車由靜止釋放，則否不能求出動能的變化量，故D正確．
故選：BCD
②A、對小車，根據(jù)動能定理得：W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，應(yīng)把小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標(biāo)，拉力對小車做的功（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錯誤；
B、對小車和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動能定理得：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、對小車和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動能定理得：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錯誤，D正確；
故選：BD
③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)動到擋光板通過光電門的感光點(diǎn)獲得瞬時速度的位移，所以懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動能的增量．
故答案為：①BCD；②BD；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)動到擋光板通過光電門的感光點(diǎn)獲得瞬時速度的位移．

點(diǎn)評 解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，同時熟練應(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，才能用重力的重力代替繩子的拉力，難度適中．