题目内容

【题目】某实验小组应用如图所示装置探究恒力做功和物体动能变化间的关系,已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的总质量为m,实验步骤如下:

①按图示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直;

②调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动;

③挂上砝码盘,接通电源后,再放开小车,读出弹簧测力计的读数。同时,打出一条纸带,由纸带求出小车在相应位置的速度;

④改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤③,求得小车在不同合力作用下在相应位置的速度,并读出相应的弹簧测力计读数。

根据以上实验过程,回答以下问题:

(1)对于上述实验,下列说法正确的是______

A.实验过程中砝码和砝码盘处于超重状态

B.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行

C.弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半

D.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量

(2)如上图所示是实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,相应计数点间的距离已在图中标出,测出小车的质量为M。弹簧测力计的读数为F,从打B点到打E点的过程中,合力对小车做的功是______,小车动能的增量是______。(用题中和图中的物理量符号表示)

【答案】B;FS; ;

【解析】

根据实验原理,可知小车的加速度与砝码盘的加速度不等,但弹簧测力计的读数为小车所受合外力,砝码加速度向下,处于失重状态,不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件;在匀变速直线运动中由平均速度代替瞬时速度;由W=FS求出合外力的功,由动能的表达式求出动能的变化。

(1)实验过程中,砝码向下加速运动,处于失重状态,A错误;小车相连的轻绳与长木板一定要平行,保证拉力沿着木板方向,B正确;实验过程中,砝码向下加速运动,处于失重状态,故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半,C错误;由于题中有弹簧测力计,不需要砝码的重力等于小车的拉力,故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件,D错误;

(2)关键匀变速直线运动的特点,可知B点的瞬时速度等于AC之间的平均速度,则:同理E点的瞬时速度等于DE之间的平均速度E点的速度:
从打B点到打E点的过程中,合力对小车做的功是,小车动能的增量是:

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