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如图所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带...

如图所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

(1)打点计时器使用的电源是_______(选填选项前的字母)。

A.直流电源                            B.交流电源

(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是_______(选填选项前的字母)。

A.把长木板右端垫高                    B.改变小车的质量

在不挂重物且_______(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A.计时器不打点                        B.计时器打点

(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取ABC……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得ABC……各点到O点的距离为x1x2x3……,如图2所示。

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=_________,打B点时小车的速度v=_________

(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2W图象。由此图象可得v2W变化的表达式为_________________。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是_________

(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v2W关系的是________

 

B A B mgx2 v2=kW,k=(4.5~5.0) kg–1 质量 A 【解析】(1)打点计时器均使用交流电源,选B。 (2)平衡摩擦和其他阻力,是通过垫高木板右端,构成斜面,使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡,选A;平衡摩擦力时需要让打点计时器工作,纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力,且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动,选B。 (3)小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离,又小车所受拉力约等于重物重力,因此W=mgx2;小车做匀变速直线运动,因此打B点时小车的速度为打AC段的平均速度,则。 (4)由图3可知,图线斜率k≈4.7 kg–1,即v2=4.7 kg–1·W;设小车质量为M,根据动能定理有,变形得,即k=,因此与图线斜率有关的物理量为质量。 (5)若m不满足远小于M,则由动能定理有,可得,v2与W仍然成正比关系,选A。 【名师点睛】实验总存在一定的误差,数据处理过程中,图象读数一样存在误差,因此所写函数表达式的比例系数在一定范围内即可;第(5)问有一定的迷惑性,应明确写出函数关系,再进行判断。  
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