题目内容
【题目】小宇同学利用如图甲所示的装置验证动能定理，遮光条的宽度d为图乙中的游标卡尺（游标有十个分度）所示，其中托盘的质量为m=10g，每个砝码的质量均为m=10g，小车和遮光条以及传感器的总质量为M=100g，忽略绳子与滑轮之间的摩擦。小宇做了如下的操作：
①滑块上不连接细绳，将长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦力；
②取5个砝码放在小车上，让小车由静止释放，传感器的示数为F，记录遮光条经过光电门时的挡光时间为Δt；
③测出遮光条距离光电门的间距为s，如图丙所示；
④从小车上取一个砝码放在托盘上，并将小车由同一位置释放，重复②，直到将砝码全部放在托盘中；
由以上操作分析下列问题：
(1)遮光条的宽度d为________mm，遮光条到光电门的间距s为___________m；
(2)用以上的字母表示遮光条经过光电门时的速度的表达式为_____________________；
(3)在②过程中细绳的拉力所做的功为________，所对应动能的变化量为____________；（用字母表示）
(4)在上述过程中如果将托盘及盘中砝码的总重力计为F′，则F′所做的功为________，所对应系统的动能的变化量为______________________；（用字母表示）
(5)如果以F′为纵轴，Δt的______________为横轴，该图线为直线，由题中的条件求出图线的斜率k，其大小为_____________________（结果保留两位有效数字）。
【答案】12.0 1.44 
Fs 
F′s 
倒数的二次方 7.9×10－6~8.1×10－6
【解析】
(1)[1]该游标卡尺的读数为
12mm+0×0.1mm=12.0mm
[2]刻度尺要估读，读数为s=1.44m。
(2)[3]当时间间隔比较小时，平均速度约等于某一位置或某一时刻的瞬时速度，故由平均速度公式可得，经过光电门位置的速度
(3)[4][5]传感器的示数为细绳的拉力，则其做功为Fs，所对应动能的变化量为
(4)[6][7]F′所做的功为F′s，所对应动能的变化量为
(5)[8][9]由动能定理
整理得
图像为直线的条件是横坐标为Δt倒数的二次方，该图线的斜率为
代入数据得
k=8.0×10－6
