题目内容

16.“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图1所示,当小车在一条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W;当用2条、3条、4条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次…实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W…每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出.

(1)关于该实验,下列说法正确的是CD.
A.打点计时器可以用干电池供电
B.实验仪器安装时,可以不平衡摩擦力
C.每次实验小车必须从同一位置由静止弹出
D.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次作出W-vm、W-vm2、W-vm3,W2-vm、W3-vm…的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系.
(2)如图2所示,给出了某次实验打出的纸带,从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带,测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB=1.48cm,BC=1.60cm,CD=1.62cm,DE=1.62cm;已知相邻两点打点时间间隔为0.02s,则小车获得的最大速度vm=0.81m/s.(结果保留两位有效数字)

分析 (1)实验原理:橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能,实验中用到多条橡皮筋,就要求每次橡皮筋相同且被拉长的一样多,这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系;
(2)橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足:w=$\frac{1}{2}$mv2的关系,所以当小车质量一定时:w与v2成正比.

解答 解:①A:打点计时器使用的交流电源,故A错误.
B:实验仪器安装时,要平衡摩擦力,让绳子的拉力等于小车受到的合外力,故B错误.
C:小车获得的动能应该等于橡皮筋对其做的功,所以小车必须从同一位置由静止弹出.故C正确.
D:橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足:w=$\frac{1}{2}$mv2的关系,所以当小车质量一定时:w与v2成正比.所以最好做w与v2的关系,实验时需要画多个图象找最好的,故D正确.
故选:CD
(2)从纸带上我们可判断出打C点时,小车具有最大的速度
vD可由C到E的平均速度求出:
即:vD=$\frac{{x}_{CE}}{2T}=\frac{0.0162+0.0162}{0.04}$=0.81m/s
故答案为:(1)CD;(2)0.81

点评 实验原理是:w=$\frac{1}{2}$mv2,实验中要清楚是如何改变W,如何获得的速度v即可,实验中用到多条橡皮筋,就要求每次橡皮筋相同且被拉长的一样多,这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系,难度适中.

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