Question

1．某兴趣小组利用如图所示的装置来“探究合外力做的功与物体动能变化的关系”．他们通过改变光电门的位置和悬挂物的质量进行多次实验，采集多组数据．实验前已平衡摩擦力，质量为M的小车上固定一宽度为d的轻质挡光板，且总是由同一位置自由释放．
（1）关于下列操作的说法中，正确的是哪些BCD
A、已经平衡摩擦力的标志是：悬挂物连带小车在木板上匀速运动
B、若悬挂物的质量远小于小车的质量，就可以近似认为悬挂物的重力等于小车所受拉力
C、实验时，必须保证轻质细线与木板平行           
D、多次实验时，一定要让小车由静止释放
（2）本小组各同学在实验中提出下述不同操作和数据处理方式，你认为合理的说法是哪些BD
A、甲同学：把小车的末速度作为纵坐标，拉力对小车做的功作为横坐标，人为画出图线后再分析得出结论
B、乙同学：保持悬挂物的质量不变，以小车的位移作为横坐标，以小车的末速度的平方作为纵坐标，人为作出图线后能得出结论
C、丙同学：保持小车的位移不变，以悬挂物的质量为横坐标，以小车的末速度的倒数作为纵坐标，人为作出图线后能得出结论
D、丁同学：保持小车的位移不变，以悬挂物的质量为横坐标，以小车和悬挂物的获得的总动能作为纵坐标，人为作出图线后能得出结论
（3）戊同学对实验数据进行分析，他把小车和悬挂物作为研究对象，悬挂物的重力作为合力，计算出的结果发现mgx始终小于$\frac{1}{2}$（M+m）${（\frac{d}{t}）}^{2}$，经反复核实和测量，确定两式中各物理理的值均准确，你认为导致此结果的主要原因是小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点获得瞬时速度的位移．．

Answer 1

分析 （1）根据平衡摩擦力的原理可知，平衡摩擦力时不能挂重物，只有当悬挂物的质量远小于小车的质量时，才能用重力的重力代替绳子的拉力，实验时应先接通光电门，再释放小车；
（2）分别对小车和小车、重物组成的系统，应用动能定理列式分析，作图时要作直线图象，只有过原点的直线图象才能得出成正比的关系；
（3）实验时，小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点的位移，导致了实验误差．

解答 解：（1）A、调整轨道的倾角至合适位置的标志是：小车在不悬挂重物的情况下，在轨道上匀速运动，故A错误；
B、为了使轻绳的拉力可以近似认为等于重物的重力，则要求悬挂物的质量远小于小车的质量，故B正确；
C、实验时，必须保证轻质细线与木板平行，防止出现绳子的分力，故C正确；
D、多次实验时，要让小车由静止释放，否则不能求出动能的变化量，故D正确．
故选：BCD
（2）A、对小车，根据动能定理得：W=$\frac{1}{2}$mv²，应把小车的末速度的平方（v²）作为横坐标，拉力对小车做的功（W）作为纵坐标，作出的图象为直线，进而分析得出结论，故A错误；
B、对小车和重物组成的系统，根据动能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}$（m+m′）v²，保持悬挂物的质量不变，应以小车的位移（x）作为纵坐标，以小车的末速度的平方（v²）作为横坐标，作出的图象为直线，进而分析得出结论，故B正确；
C、对小车和重物组成的系统，根据动能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}$（m+m′）v²，保持小车的位移不变，以悬挂物的质量（m′）为纵坐标，以小车和悬挂物的获得的总动能$\frac{1}{2}$（m+m′）v²作为横坐标，作出的图象为直线，进而分析得出结论，故C错误，D正确；
故选：BD
（3）分析实验过程可知，由于小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点获得瞬时速度的位移，所以悬挂物重力做的功小于小车和悬挂物整体动能的增量．
故答案为：（1）BCD；（2）BD；（3）小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点获得瞬时速度的位移．

点评 本题考查验证动能定理的实验，要注意解决实验问题的关键是明确实验原理，同时熟练应用基本物理规律解决实验问题，知道实验前应先平衡摩擦力，明确只有当悬挂物的质量远小于小车的质量时，才能用重力的重力代替绳子的拉力．