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_________．

(6)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

B A B mgx2 质量 A

【解析】

(1)[1]打点计时器均使用交流电源；

A.直流电源与分析不符，故A错误；

B.交流电源与分析相符，故B正确；

(2)[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；

A.与分析相符，故A正确；

B.与分析不符，故B错误；

(3)[3]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；

A.与分析不符，故A错误；

B.与分析相符，故B正确；

(4)[4]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，因此拉力对小车做的功：

[5]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，则有：

(5)[6] 由图示图线可知：

纵截距为：

则随变化的表达式为：

[7]功是能量转化的量度，所以功和能的单位是相同的，斜率设为，则

代入单位后，的单位为，所以与该斜率有关的物理量为质量；

(6)[8] 若重物质量不满足远小于小车质量，则绳子对小车的拉力实际不等于重物的重力，由和可得：

由动能定理得：

而：

则实际图线的斜率：，重物质量与小车质量不变，速度虽然增大，但斜率不变；

A.与分析相符，故A正确；

B.与分析不符，故B错误；

C.与分析不符，故C正确；

B.与分析不符，故D错误．