Question

【題目】某實驗小組利用圖示裝置進行“驗證動能定理”的實驗，小車上裝有遮光片，與光電門相連接的計時器能測出小車通過光電門時遮光片的遮光時間t，實驗步驟如下：

A．用游標卡尺測出小車上的遮光片的寬度d,用彈簧秤稱出所需掛的鉤碼的重力F；

B．掛上鉤碼，調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運動，通過兩個光電門時兩個遮光時間相等；

C．取下輕繩和鉤碼，保持調節好的長木板傾角不變，讓小車從長木板頂端靜止下滑，記錄小車通過光電門2時的遮光時間t2；

D.改變光電門2的位置,重新讓小車從長木板同一位置靜止下滑,重復步驟C。

回答下列問題：

(1)對于該實驗，下列說法正確的是________

A．長木板表面粗糙對實驗結果影響較大，應該換用光滑的木板

B．該實驗要用鉤碼的重力作為小車的合外力，應滿足鉤碼質量遠小于小車的質量

C．該實驗要用鉤碼的重力作為小車的合外力，但不需要滿足鉤碼質量遠小于小車的質量

(2)若要求得小車在兩光電門間運動的過程中合外力做功，還需測量兩光電門間的距離，則小車合外力做功的表達式是W＝_______；小車在光電門2位置的速度表達式是=________。

(3)以為縱坐標，W為橫坐標，利用實驗數據作出圖像，其圖線是一條不過原點的直線，從圖像中可得縱截距為a，斜率為b，可得小車在光電門1位置的動能為_______，小車的質量為_________。

Answer 1

【答案】C

【解析】

(1)[1]小車在重力、斜面彈力、摩擦力、細線拉力作用下處于平衡狀態，撤去鉤碼后小車的合外力等于鉤碼的重力，所以長木板表面粗糙對實驗結果沒有影響，也不需要滿足鉤碼質量遠小于小車的質量；

A. 與分析不符，故A錯誤；

B. 與分析不符，故B錯誤；

C. 與分析相符，故C正確；

(2)[2]根據題意可知，小車合外力等于鉤碼的重力，所以小車合外力做功的表達式是：

[3]小車在光電門2位置的速度表達式是：

(3)[4][5]根據動能定理可知，合外力對小車做的功等于小車動能的變化量，則有：

可得：

所以縱截距為：

斜率：

解得小車在光電門1位置的動能為：

小車的質量為：