Question

某实验小组采用图1所示的装置探究“动能定理”，图1中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为50Hz．
当钩码的质量为0.01kg时，小车能做匀速度运动．当钩码质量为0.03kg，车的总质量为0.13kg，打出如图2的纸带．在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，下列说法正确的是（　　）

• A、C点的即时速度为0.5m/s，小车运动的加速度为1.25m/s²
• B、系统所受到的阻力为0.1N，动力为0.3N
• C、如果选用A、C两点，可算出合外力做功W=FS_AC=0.3×3.6×10^-2=1.08×10^-2（J）
• D、如果选用A、C两点，可算出动能的变化量△E_k=

  1

  2

  （M+m）（v_c²-v_A²）=7.2×10^-3J

Answer 1

分析：由匀变速运动的推论可以求出小车的瞬时速度与加速度；
由平衡条件求出小车受到的阻力，根据题意求出动力；
求出小车的速度，然后由动能定理求出合外力的功，求出动能的变化．

解答：解：A、电源频率为50Hz，则打点时间间隔T=0.02s，C点的即时速度为v_C=

xBD

2T

=

0.0815-0.0420

2×0.02

=0.9875m/s，小车运动的加速度a=

xCD-xOA+xDE-xAB

6T2

=

(0.0815-0.0610)-(0.0250-0.0100)+(0.1040-0.0815)-(0.0420-0.0250)

6×0.022

≈4.58m/s²，故A错误；
B、小车做匀速运动，由平衡条件得：摩擦力f=mg=0.01×10=0.1N，动力F=m′g=0.03×10=0.3N，故B正确；
C、由图示纸带可知，v_A=

xOB

2T

=

0.0420-0.0100

2×0.02

=0.8m/s，v_C=

xBD

2T

=

0.0815-0.0420

2×0.02

=0.9875m/s，
选用A、C两点，可算出动能的变化量△E_k=

1

2

M（v_c²-v_A²）=

1

2

×0.13（0.9875²-0.8²）≈0.0218J，由动能定理得：W=△E_k=0.0218J，故CD错误；
故选：B．

点评：通过实验来探究物体的动能定理，一是培养学生的动手能力，二是更能让学生理解动能定理的内涵；分析清楚纸带应用匀变速直线运动推论即可正确解题．