Question

【题目】某同学想利用如图所示的实验装置来验证动能定理．在一端带滑轮的长木板上固定一个光电门,光电门在滑轮附近,与光电门相连的数字毫秒计可以显示出小车上的遮光片经过光电门的时间．在远离滑轮的另一端附近固定一标杆．滑块通过细线与重物相连,细线的拉力大小等于力传感器的示数．

（1）下列说法正确的是（______）

A.平衡摩擦力时必须将重物通过细线挂在小车上

B.平衡摩擦力的目的是保证细绳对小车的拉力等于小车受到的合力

C.本实验中没有必要测量重物的质量

D.为减小系统误差,必须保证小车与遮光片的总质量远远大于重物的质量

（2）刻度尺的零刻线与标杆重合,光电门对应刻度尺的位置如上图的箭头所示,则标杆与光电门的距离__________．如图所示．用20分度的游标卡尺测出遮光片的宽度__________．

（3）用天平测得小车及遮光片的总质量为,在平衡好摩擦力后,每次都使小车上的遮光片从标杆处由静止开始运动,并记下遮光片通过光电门的时间及力传感器的显示的力的大小．以小车为研究对象验证动能定理,需要下列物理量:小车通过光电门时的速度大小_____,外力对小车做功_______．实验需要验证的关系式为__________．(以上填空处均用题中给出的已知物理量的字母表示．)

Answer 1

【答案】BC 78.25（78.23~78.27） 20.45

【解析】

解决实验问题首先要理解该实验原理、操作步骤和数据处理以及注意事项，其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚，其次注意刻度尺和游标卡尺的读数方法．由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，再根据动能定理的内容即可解决问题．

（1）[1] A. 平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，A错误；

B. 平衡摩擦力以后，重力的分力与摩擦力相互抵消，细绳对小车的拉力就等于小车受到的合力，B正确；

C. 拉力是直接通过传感器测量的，与小车质量和钩码质量的大小无关，也没有必要测量重物的质量，C正确，D错误．

故选BC．

（2）[2] 毫米刻度尺的分度值为1mm，需要估读到下一位，由图得出，标杆A与光电门的距离L=78.25cm．

[3] 游标卡尺的分度值为0.05mm，游标尺第9格与主尺对齐，最终读数为：．

（3）[4]极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则滑块经过光电门时的速度表达式为：

外力对小车做功为：

动能定理的内容是合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，则需要证明：

即：