Question

【題目】某同學(xué)用如圖(a)所示的裝置，探究僅在摩擦力做功的條件下，摩擦力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的部分操作如下：按圖(a)所示安裝器材，帶有遮光條的物塊置于水平面上，與彈簧接觸但不連接。用力向左推物塊，將彈簧從原長位置O向左壓縮一定距離，松手讓物塊向右運(yùn)動(dòng)，光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過光電門的時(shí)間t，測出滑塊停下時(shí)到光電門的水平距離x。

(1)若光電門固定在O點(diǎn)(遮光條經(jīng)過光電門時(shí)彈簧恰處于原長)，多次改變釋放時(shí)滑塊到光電門的距離，得到多組數(shù)據(jù)，該同學(xué)處理數(shù)據(jù)時(shí)，得到如圖(b)所示的x和的關(guān)系圖線。通過推理分析，可以得出：通過O點(diǎn)后，摩擦力對物塊做功大小與其動(dòng)能變化大小___________(選填“成正比”“成反比”或“不確定”)。

(2)若光電門固定在O點(diǎn)右側(cè)按上述方法仍在同一坐標(biāo)系內(nèi)作x和的關(guān)系圖線，其圖象為___________；若光電門固定在O點(diǎn)左側(cè)，其圖象可能為___________。(以上兩空均選填圖“(b)”“圖(c)”或“圖(d)”)

Answer 1

【答案】成正比 圖(b) 圖(c)

【解析】

遮光條通過光電門的平均速度處理成瞬時(shí)速度，經(jīng)過光電門，對遮光條使用動(dòng)能定理即可求解。

（1）遮光條的寬度的d一定，經(jīng)過光電門的平均速度等效為經(jīng)過該點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則有速度，動(dòng)能，過了光電門后，在摩擦力的作用下停下來，由動(dòng)能定理得：，整理可知，是一個(gè)正比例函數(shù)，結(jié)合圖像和推理可知摩擦力對物塊做功大小與其動(dòng)能變化大小成正比；

（2）光電門固定在O點(diǎn)右側(cè)，從光電門開始到停下來，還是滿足，故其圖像仍然為圖（b）。光電門固定在O點(diǎn)左側(cè)，離開光電門后，除了摩擦力做功，還有彈簧的彈力做正功，此時(shí)應(yīng)有表達(dá)式，其中為常量，故圖像為圖（c）。