Question

【題目】用下圖甲所示裝置做“驗證動能定理”的實驗。實驗中小車碰到制動擋板時，鉤碼尚未到達地面。

（1）為了保證細繩的拉力等于小車所受的合外力，以下操作必要的是______（選填選項前的字母）

A．在未掛鉤碼時，將木板的右端墊高以平衡摩擦力

B．在懸掛鉤碼后，將木板的右端墊高以平衡摩擦力

C．調節木板左端定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行

D．所加鉤碼的質量盡量大一些

（2）如圖乙是某次實驗中打出紙帶的一部分。O、A、B、C為4個相鄰的計數點，相鄰的兩個計數點之間還有4個 打出的點沒有畫出，所用交流電源的頻率為50Hz。通過測量可知，打點計時器打B點時小車的速度大小為______ m/s。

（3）小王同學經過認真、規范操作，得到一條點跡清晰 的紙帶。他把小車開始運動時打下的點記為O，再依次在紙帶上取等時間間隔的1、2、3、4、5、6等多個計數點，可獲得各計數點到O的距離s及打下各計數點時小車的瞬時速度v。如圖丙是根據這些實驗數據繪出的v2－s圖象。已知此次實驗中鉤碼的總質量為0.015 kg，小車中砝碼的總質量為0.100 kg，取重力加速度g＝9.8 m/s2，則由圖象可知小車的質量為____kg（結果保留兩位有效數字）。

（4）在鉤碼總質量遠小于小車質量的情況下，小李同學認為小車所受拉力大小等于鉤碼所受重力大小。但經多次實驗他發現拉力做的功總是要比小車動能變化量小一些，造成這一情況的原因可能是_____（選填選項前的字母）

A．滑輪的軸處有摩擦

B．小車釋放時離打點計時器太近

C．長木板的右端墊起的高度過高

D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細繩拉力

Answer 1

【答案】（1）AC； （2）0.36， （3）0.18； （4）C

【解析】

（1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高；（2）根據平均速度等于瞬時速度求解；（3）對整體，根據動能定理列式求出v2-s的表達式，結合圖象的斜率求解；（4）根據該實驗的實驗原理、要求和減少誤差的角度分析即可．

（1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，為了在實驗中能夠把細繩對小車的拉力視為小車的合外力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，在懸掛鉤碼后，即將木板的右端墊高以平衡摩擦力，并且調節木板左端定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行，故AC正確，BD錯誤；故選AC.
（2）相鄰的兩個計數點之間還有4個打出的點沒有畫出，則T=0.1s，
（3）根據動能定理得：mgs＝(M+m+m′)v2，
則v2＝s，
根據圖象可知，斜率k=＝1，則＝1，
解得：M=0.18kg
（3）多次實驗他發現拉力做的功總是要比小車動能變化量小一些，則可能長木板的右端墊起的高度過高，有一部分重力勢能轉化為動能，若滑輪的軸處有摩擦，則拉力做的功總是要比小車動能變化量大一些，小車釋放時離打點計時器太近，拉力做的功和小車動能變化量相等，在鉤碼質量遠小于小車質量的情況下，繩子的拉力等于鉤碼的重力，鉤碼做勻加速運動，不影響拉力做功，故C正確．故選C