题目内容

【题目】用如图所示装置探究钩码和小车(含砝码)组成的系统的“功能关系”实验中,小车碰到制动挡板时,钩码尚未到达地面。

(1)平衡摩擦力时,________(填“要”或“不要”)挂上钩码;

(2)如图乙是某次实验中打出纸带的一部分,OABC4个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出,所用交流电源的频率为50Hz通过测量,可知打点计时器打B点时小车的速度大小为________(结果保留两位有效数字);

(3)某同学经过认真、规范的操作,得到一条点迹清晰的纸带,他把小车开始运动时打下的点记为O,再依次在纸带上取等时间间隔的123456等多个计数点,可获得各计数点到O的距离s,及打下各计数点时小车的瞬时速度v。如图丙是根据这些实验数据绘出的图象,已知此次实验中钩码的总质量为0.15kg,小车中砝码的总质量为0.50kg,取重力加速度,根据功能关系由图象可知小车的质量为________kg(结果保留两位有效数字);

(4)研究实验数据发现,钩码重力做的功总略大于系统总动能的增量,其原因可能是________

A.钩码的重力大于细线的拉力

B.未完全平衡摩擦力

C.在接通电源的同时释放了小车

D.交流电源的实际频率大于50Hz

【答案】不要 0.72 0.85 BD

【解析】

(1)[1].小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力作用,为了在实验中能够把细线对小车的拉力视为小车的合外力,则应该用重力的下滑分力来平衡摩擦力,在平衡摩擦力时,不挂钩码,但要连接纸带。
(2)[2].相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出,计数点间的时间间隔为

T=0.02×5s=0.1s

根据匀变速直线运动的规律可知,一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,打B点的速度为

(3)[3].设钩码的质量为m,小车的质量为M,小车中砝码的质量为m',对系统,由动能定理得

整理得

v2-x图象的斜率

解得

M=0.85kg

(4)[4]A.钩码的重力大于细线的拉力,不影响钩码重力做系统做的功,故A错误;
B.长木板的右端垫起的高度过低,未完全平衡摩擦力时,则摩擦力做负功,系统总动能的增量小于钩码重力做的功,故B正确;
C.接通电源的同时释放了小车,只会使得纸带上一部分点不稳定,不影响做功与动能的增量,故C错误;
D.交流电源的实际频率大于50Hz,如果代入速度公式的周期为0.02s,比真实的周期大,则求出来的速度偏小,则动能偏小,故D正确。
故选BD

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