Question

某同学用如图(a)所示的装置，探究仅在摩擦力做功的条件下，摩擦力做功与物体动能变化的关系。实验的部分操作如下：按图(a)所示安装器材，带有遮光条的物块置于水平面上，与弹簧接触但不连接。用力向左推物块，将弹簧从原长位置O向左压缩一定距离，松手让物块向右运动，光电计时器记录下遮光条通过光电门的时间t，测出滑块停下时到光电门的水平距离x。

(1)若光电门固定在O点(遮光条经过光电门时弹簧恰处于原长)，多次改变释放时滑块到光电门的距离，得到多组数据，该同学处理数据时，得到如图(b)所示的x和的关系图线。通过推理分析，可以得出：通过O点后，摩擦力对物块做功大小与其动能变化大小___________(选填“成正比”“成反比”或“不确定”)。

(2)若光电门固定在O点右侧按上述方法仍在同一坐标系内作x和的关系图线，其图象为___________；若光电门固定在O点左侧，其图象可能为___________。(以上两空均选填图“(b)”“图(c)”或“图(d)”)

Answer

成正比 图(b) 图(c)

【解析】

遮光条通过光电门的平均速度处理成瞬时速度，经过光电门，对遮光条使用动能定理即可求解。

（1）遮光条的宽度的d一定，经过光电门的平均速度等效为经过该点的瞬时速度，则有速度，动能，过了光电门后，在摩擦力的作用下停下来，由动能定理得：，整理可知，是一个正比例函数，结合图像和推理可知摩擦力对物块做功大小与其动能变化大小成正比；

（2）光电门固定在O点右侧，从光电门开始到停下来，还是满足，故其图像仍然为图（b）。光电门固定在O点左侧，离开光电门后，除了摩擦力做功，还有弹簧的弹力做正功，此时应有表达式，其中为常量，故图像为图（c）。