Question

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

（3）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

（4）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。在纸带上依次去A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为x₁、x₂、x₃……，如图所示。

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=________。

（5）以v²为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作如图所示的v²–W图象。由此图象可得v²随W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，图中正确反映v²–W关系的是______________。

A.  B.  C.  D.

Answer

BABmgx2 kg-1D

【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。