Question

【題目】某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的實驗裝置探究做功與動能變化的關(guān)系。在水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上A處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一沙桶相連，沙桶和里面的細(xì)沙總質(zhì)量為m；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B處有一光電門，可以測量出遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間為t，d表示遮光片的寬度，L表示遮光片右側(cè)初位置至光電門之間的距離，用g表示重力加速度。

（1）該同學(xué)首先用游標(biāo)卡尺測量了遮光片的寬度，如圖乙所示，遮光片寬度的測量值d=_________cm。

（2）讓沙桶內(nèi)盛上適量細(xì)沙，測出沙桶和細(xì)沙的總質(zhì)量m，調(diào)整導(dǎo)軌傾角，讓滑塊恰好在A處靜止。剪斷細(xì)繩后，滑塊開始加速下滑，記錄遮光片通過光電門的時間t；保持滑塊的質(zhì)量M和遮光片右側(cè)初位置至光電門之間的距離L不變，改變沙桶內(nèi)細(xì)沙的質(zhì)量和導(dǎo)軌傾角，重復(fù)以上步驟，通過每次實驗記錄的m和t，描點作出了一個線性關(guān)系的圖象，從而更直觀地研究滑塊動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出的圖象是_________圖象，分析后作出正確的圖象如圖丙所示，若遮光片右側(cè)初位置至光電門之間的距離L和遮光片的寬度d為已知量，則滑塊的質(zhì)量M=__________。

（3）為了減小上述實驗中的誤差，下列實驗要求中必要的項是___________（請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母）。

A. 應(yīng)使沙桶和細(xì)沙的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊和遮光片的總質(zhì)量M

B. 應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些

C. 遮光片的寬度要適當(dāng)小些

D. 應(yīng)使細(xì)繩與氣墊導(dǎo)軌平行

Answer 1

【答案】0.235mm BCD

【解析】

(1)[1]由游標(biāo)卡尺測量出遮光片的寬度為

(2)[2][3]測出沙桶和細(xì)沙的總質(zhì)量m，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌傾角，讓滑塊恰好在A處靜止，則有

剪斷細(xì)繩后，滑塊開始加速下滑，滑塊所受合力為

滑塊沿氣墊導(dǎo)軌滑行L，合外力對它所做功為

滑塊過光電門的速度為

滑塊沿氣墊導(dǎo)軌滑行L過程，滑塊動能變化量為：

若合外力對它所做功等于滑塊動能的變化，則有：

整理得：

為得到線性關(guān)系圖象，則應(yīng)作圖象，由圖像的斜率為結(jié)合可得

(3)[4]A．據(jù)(2)分析知，滑塊下滑過程中合力等于沙桶和細(xì)沙的總重力，所以A項不必要，故A錯誤；

B．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，減小測量L的相對誤差，故B正確；

C．滑塊過光電門的速度是用遮光片通過光電門的平均速度替代，則遮光片的寬度要適當(dāng)小些，以減小速度測量的誤差，故C正確；

D．細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行時，細(xì)線斷后，滑塊受到的合力才等于細(xì)線未斷時細(xì)線中的拉力。故D正確。