题目内容
【题目】某同学把附有滑轮的长木板平放在水平实验桌上，木板右端适当垫高。将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮挂上小吊盘，在小吊盘中放入合适质量的砝码，使小车在小吊盘的牵引下运动，以此定量探究合外力做功与小车及小吊盘中砝码动能变化的关系。实验器材还准备了电磁式打点计时器、导线、复写纸、纸带等，组装的实验装置如图1所示。
（1）若要完成该实验，必需的实验器材还有______。（填写所选器材前面的字母）
A．刻度尺 B．天平（包括配套砝码）
C．低压交流电源 D．低压直流电源
（2）实验开始时，小吊盘中先不放砝码，并调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。在长木板的右下方适当位置垫上小木块，轻推小车，使小车在木板上_____。（选填选项前面的字母）
A.匀速下滑 B. 匀加速下滑 C. 匀减速下滑
（3）将两个砝码放入小吊盘中，用手按住小车保持静止。接通电源，然后释放小车，获得一条清晰的纸带，如图2所示。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。测量OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG的距离，计算B、C、D、E、F各点的瞬时速度为vB、vC、vD、vE、vF。其中OB=21.60cm，OD=36.80cm，则可计算得出在纸带上打出C点时小车运动速度大小的测量值vC=_____m/s。（计算结果保留3位有效数字）
（4）以B、C、D、E、F各点到O点的距离x为横轴，对应的瞬时速度的平方v2为纵轴，做出v2-x图象如图3所示。发现v2-x图象是一条过原点的直线，其斜率为k。若该同学漏做了上述步骤（2）中的操作，则绘制的v2-x图象_______。（选填选项前面的字母）
A．仍过原点，但不再是直线
B．仍是直线，但不过原点
C．仍是过原点的直线，但斜率大于k
D．仍是过原点的直线，但斜率小于k
（5）用步骤（3）中测得的数据画出v2-x图象，以B、C、D、E、F各点到O点的距离x为横轴，对应的瞬时速度的平方v2为纵轴，发现所画出的v2-x图象是一条过原点的直线，斜率为k。若测得斜率的值为4，重力加速度g取10m/s2，则小车的质量与小吊盘中两个钩码的总质量之比约为_________。
（6）若该同学将步骤（3）中两个砝码中的一个从细绳左端移到小车中后，重复后续的操作步骤，则新绘制的v2-x图象_______。（选填选项前面的字母）
A．仍过原点，但不再是直线
B．仍是直线，但不过原点
C．仍是过原点的直线，斜率大于k
D．仍是过原点的直线，斜率小于k
（7）在实际实验中发现，小吊盘中砝码的重力所做的功比小车及小吊盘中砝码动能的变化要大一些，分析导致此结果的可能原因是____________________________________。
（8）在实际实验中发现，小吊盘中砝码重力所做的功比小车及小吊盘中砝码动能的变化要小一些，分析导致此结果的可能原因是____________________________________。
【答案】 ABC A 0.760 D 4 D 空气阻力做负功；木板倾斜角度不够，摩擦阻力做负功；滑轮转动时有动能； 平衡摩擦力时，木板倾斜角度过大
【解析】（1）电磁打点计时器需要低压交流电源（而非直流电源），打出的纸带需要刻度尺测量计数点间的距离；要计算合外力做功，即在本实验中需要计算吊盘以及其中的砝码重力做的功，所以还需要天平测量质量，故选ABC．
（2）实验开始前，需要平衡摩擦力，即在小吊盘中先不放砝码时，抬高长木板的右端，轻推小车使得小车在长木板上做匀速直线运动；故A正确；
（3）根据匀变速直线运动中间时刻速度推论可得
；
（4）根据
可知图像的斜率k=2a，设小车的质量为M，小吊盘中两个砝码的质量为m，根据牛顿第二定律可得
，若遗漏平衡摩擦力， 
，加速度变小，但小车仍做初速度为零的匀加速直线运动，所以直线仍过原点，但是斜率表小了，故D正确；
（5）图像的斜率为k=2a，故
，解得
；
（6）两个砝码中的一个从细绳左端移到小车中后，小车仍旧做的是初速度为零的匀加速直线运动，所以仍满足
，图像仍是过原点的直线， 
，故斜率变小，D正确；
（7）该现象出现是由于空气阻力做负功或者木板倾斜角度不够，而使得摩擦阻力做负功；也有可能部分能量转化为滑轮的动能
（8）该现象出现，是由于绳子的拉力大于吊盘及砝码的重力，也就是平衡摩擦力时，木板倾角过大，使得在不挂吊盘时小车受到的合力不为零
