题目内容
【题目】如图1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
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
(3)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x1、x2、x3…,如图2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= .
(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据做如图3所示的v2﹣W图象.由此图象可得v2随W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4中正确反映v2﹣W关系的是 .
【答案】
(1)B
(2)A;B
(3)mgx2;
(4)0.008+4.69W;小车质量的倒数的2倍,单位
(5)D
【解析】(1)打点计时器使用的是交流电,故选:B;
(2)平衡摩擦力的方法是:把木板一段垫高,让小车滑下,当小车匀速运动时,就意味着摩擦力抵消了,故选:A;此时应当让打点计时器打点,因为打点计时器与纸带间也会有摩擦力,故选:B;
(3)由于近似认为拉力等于重力,所以根据W=FS可知,拉力做功为W=mgx2;中间时刻的速度等于该段时间内的平均速度,所以B点的速度等于AC段的平均速度,即V= = ;
(4)根据图象上的点,可以得出得v2随W变化的表达式为:v2=0.008+4.69W;功是能量转化的量度,所以功和能的单位是相同的,斜率设为k,则k= ,小车质量的倒数的2倍,代入单位后,k的单位为kg﹣1;
(5)当重物质量不满足远远小于小车的质量时,此时的重物重力做的功会有一部分转化为重物的动能,所以重力做功与小车动能的增加不成线性关系,D图符合条件;
故选:D.
故答案为:(1)B;(2)A;B;(3)mgx2; ;(4)0.008+4.69W;小车质量的倒数的2倍; kg﹣1;(5)D.
(1)打点计时器使用的都是交流电源;(2)平衡摩擦力的方法;为了平衡摩擦力和阻力,应该让打点计时器打点;(3)根据功的定义计算拉力对小车做的功,根据中间时刻瞬时速度等于平均速度计算;(4)读图,从中得出两个量的关系,并分析斜率的单位;(5)根据牛顿第二定律分析图象.