Question

如圖（a）所示的裝置可以驗(yàn)證變力做功情況下的動(dòng)能定理：在一輛小車(chē)上安裝兩擋光片a、b和位移傳感器的發(fā)射端，光電門(mén)傳感器、位移傳感器的接收端、力傳感器安裝在水平放置的固定光滑軌道上，將兩塊磁鐵分別安裝于力傳感器的受力端和小車(chē)上對(duì)應(yīng)的位置，且同性磁極相對(duì)．
讓小車(chē)向力傳感器方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擋光片a經(jīng)過(guò)光電門(mén)傳感器時(shí)，計(jì)算機(jī)記錄下此時(shí)小車(chē)的速度v₀，同時(shí)觸發(fā)力傳感器以及位移傳感器工作，當(dāng)擋光片b經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，計(jì)算機(jī)再次記錄下此時(shí)小車(chē)的速度v_t，同時(shí)力傳感器和位移傳感器停止工作，便可得到這一過(guò)程的小車(chē)所受的磁力和位移的F-s圖象，如圖（b）所示．
（1）若小車(chē)的質(zhì)量為m，請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算小車(chē)動(dòng)能的增量△E_k的表達(dá)式：______．（用已知量和測(cè)量量表示）
（2）小車(chē)在這一過(guò)程做加速度______、速度______的運(yùn)動(dòng)．（選填“變大”、“不變”或“變小”）
（3）計(jì)算機(jī)通過(guò)F-s圖線可以算出磁力在這一過(guò)程中所做的功．請(qǐng)根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)寫(xiě)出根據(jù)F-s圖線估算磁力在這一過(guò)程所做功大小的方法：______．

Answer 1

（1）由動(dòng)能的表達(dá)式得：△E_k=

1

2

mv_t²-

1

2

mv₀²，
（2）F逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度逐漸增大，而加速度方向與速度方向相反，所以速度減小；
（3）F-s圖象中，圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示功，所以估算圖線下方的面積，其大小即為磁力在這一過(guò)程所做功大�。�
故答案為：△E_k=

1

2

mv_t²-

1

2

mv₀²；增大，減��；估算圖線下方的面積，其大小即為磁力在這一過(guò)程所做功大小