Question

16．如图所示的实验装置，可用于探究力对静止物体做功与物体获得速度的关系．

（1）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，下面操作正确的是D．
A．放开小车，小车能够自由下滑即可
B．放开小车，小车能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，小车能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可
（2）关于橡皮筋做功，下列说法正确的是B．
A．橡皮筋做的功可以直接测量
B．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
C．橡皮筋在小车运动的全程中始终做功
D．把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍
（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是BD．
A．橡皮筋处于原长状态                    B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处                D．小车未过两个铁钉的连线．

Answer 1

分析 （1）完全平衡摩擦力的标志是小车能做匀速直线运动．
（2）该实验中因为每次要求橡皮筋伸长量一样，故每条橡皮筋做的功相同，故是用橡皮筋的条数来衡量功的多少．
橡皮筋完全回复原长后就不做功了．橡皮筋的功与形变量的平方成正比．
（3）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大．

解答 解：（1）平衡摩擦力的时候小车要带上纸带，小车能做运动直线运动就代表摩擦力被完全平衡掉，故ABC错误，D正确．
故选：D．
（2）A、橡皮筋完全相同，通过增加橡皮筋的条数来使功倍增，因此不需要计算橡皮筋每次对小车做功的具体数值，故A错误；
B、该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难．故B正确．
C、橡皮筋伸长的长度在逐渐较小，所以弹力也在逐渐减小，小车作加速度减小的加速运动，在橡皮筋恢复原长后，弹力消失，小车受力平衡，将做匀速直线运动．故C错误；
D、橡皮筋的弹性势能与弹簧的弹性势能相似，满足关系${E}_{p}=\frac{1}{2}k△{x}^{2}$，所以把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋对小车做功增加为原来的四倍，故D错误；
故选：B．
（3）AB、平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，故A错误，B正确．
CD、本题中木板水平放置，显然没有进行平衡摩擦力的操作，因此当小车的速度最大时，橡皮筋仍处于伸长状态，此后弹力小于摩擦力，小车做减速运动，即小车速度最大时还没有到达铁钉连线处，故C错误，D正确．
故选：BD．
故答案为：（1）D；（2）B；（3）BD．

点评 本题考查了探究功与速度变化的关系实验的实验原理、实验操作规范、误差来源，通过选取几条完全相同的橡皮筋是功成倍增加来化解变力做功的测量难点．