题目内容

【题目】如图所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成探究动能定理的实验。

(1)打点计时器使用的电源是_________(选填选项前的字母)。

A.直流电源 B.交流电源

(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是_______(选填选项前的字母)。

A.把长木板右端垫高 B.改变小车的质量

(3)在不挂重物且______(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A.计时器不打点 B.计时器打点

(4)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次去A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为x1x2x3……,如图所示。

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点打B点的过程中,拉力对小车做的功W=_______,打B点时小车的速度v=________

(5)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作如图所示的v2W图象。由此图象可得v2W变化的表达式为_________________。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是_________

(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图中正确反映v2W关系的是______________

A. B. C. D.

【答案】BABmgx2 kg-1D

【解析】

(1)打点计时器均使用交流电源,选B。

(2)平衡摩擦和其他阻力,是通过垫高木板右端,构成斜面,使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡,选A;平衡摩擦力时需要让打点计时器工作,纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力,且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动,选B。

(3)小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离,又小车所受拉力约等于重物重力,因此W=mgx2;小车做匀变速直线运动,因此打B点时小车的速度为打AC段的平均速度,则

(4)由图3可知,图线斜率k≈4.7 kg–1,即v2=4.7 kg–1·W;设小车质量为M,根据动能定理有,变形得,即k=,因此与图线斜率有关的物理量为质量。

(5)若m不满足远小于M,则由动能定理有,可得v2W仍然成正比关系,选A。

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