Question

20．某同學(xué)做探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)，如圖所示，圖1中小車(chē)在一條橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W．當(dāng)用2條，3條…實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致．每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度都由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．
（1）除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、刻度尺和A（填“A”或“B”）電源．
A、交流        B、直流
（2）實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡掉摩擦阻力，需要在左（填“左”或“右”）側(cè)墊高木板．

（3）在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的HK部分進(jìn)行測(cè)量（根據(jù)圖2所示的紙帶回答，電源所用頻率為50Hz）．測(cè)量的速度應(yīng)為0.67m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）在用如圖1所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是ADG
A．實(shí)驗(yàn)中所用橡皮筋的規(guī)格（長(zhǎng)度、粗細(xì)、材料等）要相同
B．實(shí)驗(yàn)中所用橡皮筋的規(guī)格（長(zhǎng)度、粗細(xì)、材料等）可以不相同
C．通過(guò)改變小車(chē)的質(zhì)量改變拉力做功的數(shù)值
D．在小車(chē)每次都從同一位置釋放的前提下，通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值
E．通過(guò)改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值
F．需要通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)計(jì)算小車(chē)加速過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的距離
G．需要通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)計(jì)算小車(chē)加速過(guò)程中獲得的最大速度的大小
H．需要通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)計(jì)算小車(chē)加速過(guò)程中獲得的平均速度的大小
（5）若實(shí)驗(yàn)作了n次，所用橡皮筋分別為1根、2根…n根，通過(guò)紙帶求出小車(chē)的速度分別為v₁、v₂…v_n，用W表示橡皮筋對(duì)小車(chē)所做的功，作出的W-v²圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜的直線，根據(jù)圖象還可以求得小車(chē)的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源應(yīng)該選用交流電源；
（2）當(dāng)小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)下滑明，受到的摩擦阻力被重力沿斜面向下的分力平衡；
（3）要測(cè)量最大速度，應(yīng)該選用點(diǎn)跡均勻的部分．最大速度v由公式v=$\frac{x}{t}$求解；
（4）小車(chē)在水平的平面上被橡皮筋拉動(dòng)做功，導(dǎo)致小車(chē)的動(dòng)能發(fā)生變化．小車(chē)的速度由紙帶上打點(diǎn)來(lái)計(jì)算，從而能求出小車(chē)的動(dòng)能變化．每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都要一致，則一根做功記為W，兩根則為2W，然后通過(guò)列表描點(diǎn)作圖探究出功與動(dòng)能變化的關(guān)系；
（5）根據(jù)做功公式求出W與v²的關(guān)系式即可求解．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源應(yīng)該選用交流電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期等于交流電的周期，
故選：A
（2）實(shí)驗(yàn)中可以適當(dāng)抬高木板的左側(cè)來(lái)平衡摩擦阻力．受力平衡時(shí)，小車(chē)應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以正確的做法是：放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠勻速下滑即可．
（3）我們要驗(yàn)證的是“合力做功和物體速度變化的關(guān)系”，小車(chē)的初速度為零，故需要知道做功完畢的末速度即最大速度v，此后小車(chē)做的是勻速運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)測(cè)紙帶上的勻速運(yùn)動(dòng)部分，由紙帶的間距可知，間距均勻的為勻速運(yùn)動(dòng)部分，應(yīng)測(cè)量HK部分，
最大速度 v_m=$\frac{HK}{2T}=\frac{0.0134+0.0134}{0.04}$=0.67m/s
（4）A、實(shí)驗(yàn)中每根橡皮筋做功均是一樣的，所以所用橡皮筋必須相同，且伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度也相同．故A正確，B錯(cuò)誤；
C、通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)改變拉力做的功，故CE錯(cuò)誤，D正確；
由于小車(chē)在橡皮筋的作用下而運(yùn)動(dòng)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與使小車(chē)能獲得的最大速度有關(guān)，故G正確，F(xiàn)H錯(cuò)誤；
故選：ADG
（5）合外力做的功為W=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$，則W-v²圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜的直線，根據(jù)圖象求得直線斜率為k，所以M=2k，即根據(jù)圖象可以求得小車(chē)的質(zhì)量．
故答案：（1）A；（2）左；（3）HK，0.67；（4）ADG；（5）過(guò)原點(diǎn)的傾斜的直線；小車(chē)的質(zhì)量

點(diǎn)評(píng) 本題涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，要知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該選用交流電源，理解探究功與速度變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)的原理，從實(shí)驗(yàn)原理的角度分析即可．