Question

【題目】某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系。

（1）除了圖示的實(shí)驗(yàn)器材，下列器材中還必須使用的是 。

A．直流電源 B．刻度尺

C．秒表 D．天平（含砝碼）

（2）實(shí)驗(yàn)中需要通過調(diào)整木板傾斜程度以平衡摩擦力，目的是 。

A．為了使小車能做勻加速運(yùn)動(dòng)

B．為了增大繩子對(duì)小車的拉力

C．為了使繩子對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功

（3）為了使繩子的拉力約等于鉤碼的總重力，需要確保鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源，再釋放小車，得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為sA、sB、sC，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼的總質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M。從O到B的運(yùn)動(dòng)過程中，拉力對(duì)小車做功W= ，小車動(dòng)能變化量ΔEk= 。

（4）另一位同學(xué)在本實(shí)驗(yàn)中，也平衡了摩擦力，并打出了一條紙帶，但鉤碼的總質(zhì)量m沒有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，他仍然取繩子的拉力約等于鉤碼的總重力。該同學(xué)采用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量起始點(diǎn)O到每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，并計(jì)算出每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的小車速度v以及從O點(diǎn)到該計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的過程中繩子拉力所做的功W，描繪出v2-W圖像。請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)的知識(shí)分析說明：該同學(xué)所描繪的v2-W圖像應(yīng)當(dāng)是直線還是曲線（不考慮空氣阻力影響）。

Answer 1

【答案】（1）BD（2分）；（2）C（2分）；（3）mgsB（1分）；（2分）；（4）該同學(xué)所描繪的v2-W圖像應(yīng)當(dāng)是直線。

【解析】

試題分析：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要的是交流電流，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；紙帶需要用刻度尺測(cè)距離，故選項(xiàng)B必須使用；計(jì)時(shí)器就是測(cè)時(shí)間的，故不需要秒表，選項(xiàng)C不需要；在計(jì)算拉力的功時(shí)，需要測(cè)拉力，故需要用天平測(cè)鉤碼的質(zhì)量，故必須使用天平，選項(xiàng)D也需要；（2）平衡摩擦力的目的是使繩子對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功，選項(xiàng)C正確；（3）拉力對(duì)小車做功W=mgsB；小車動(dòng)能的變化量為△Ek==；（4）該同學(xué)所描繪的v2-W圖像應(yīng)當(dāng)是直線。分析過程如下：

設(shè)細(xì)線的拉力為F，小車發(fā)生位移為x時(shí)的速度大小為v，加速度大小為a，

根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)于小車有：F=Ma ① 對(duì)于鉤碼有：mg-F=ma ②

本實(shí)驗(yàn)中：W=mgx ③

根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：v2=2ax ④

聯(lián)立①②③④式可得： 或

顯然v2∝W，可見該同學(xué)所描繪的v2-W圖像應(yīng)當(dāng)是直線。 （3分）