题目内容
18．
现要用如图所示的实验装置探究“动能定理”：一倾角θ可调的斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上，光电门甲的位置可移动．不可伸长的细线一端固定在带有遮光片（宽度为d）的滑块上，另一端通过光滑定滑轮与重物相连，细线与斜面平行（通过滑轮调节）．当滑块沿斜面下滑时，与光电门相连的计时器可以显示遮光片挡光的时间t，从而可测出滑块通过光电门时的瞬时速度v．改变光电门甲的位置，重复实验，比较外力所做的功W与系统动能的增量△Ek的关系，即可达到实验目的．主要实验步骤如下：
（1）调节斜面的倾角θ，用以平衡滑块的摩擦力．将带有遮光片的滑块置于斜面上，轻推滑块，使之运动．可以通过遮光片经过两光电门的时间是否相等判断滑块是否正好做匀速运动；
（2）按设计的方法安装好实验器材．将滑块从远离光电门甲的上端由静止释放，滑块通过光电门甲、乙时，遮光片挡光的时间分别t1和t2，则滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为$\frac{d}{{t}_{1}}$和$\frac{d}{{t}_{2}}$；
（3）用天平测出滑块（含遮光片）的质量M及重物的质量m，用米尺测出两光电门间的距离x，比较mgx和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）2的大小，在误差允许的范围内，若两者相等，可得出合力对物体所做的功等于物体动能的变化量．
分析 （1）恰好平衡摩擦力滑块匀速运动时遮光片经过光电门的时间相等．
（2）已知时间与遮光片的宽度应用速度公式可以求出遮光片经过光电门时的平均速度，把该平均速度作为滑块的速度．
（3）应用功的计算公式与动能的 计算公式分析答题．
解答 解：（1）滑块匀速运动时，遮光片经过两光电门的时间相等；
（2）遮光片宽度d很小，可认为其平均速度与滑块通过该位置时的瞬时速度相等，故滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为：v1=$\frac{d}{{t}_{1}}$、v2=$\frac{d}{{t}_{2}}$；
（3）比较外力做功W=mgx及系统动能的增量△EK=$\frac{1}{2}$（M+m）v22-$\frac{1}{2}$（M+m）v12=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）2，是否相等，即可探究“动能定理”．
故答案为：（1）遮光片经过两光电门的时间是否相等；（2）$\frac{d}{{t}_{1}}$；$\frac{d}{{t}_{2}}$；（3）mgx；$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）2．
点评 本题考查了实验操作与实验数据处理，遮光片的宽度很小，可以用遮光片经过光电门时的平均速度作为滑块的瞬时速度，遮光片越窄，平均速度越接近瞬时速度．
练习册系列答案
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6．在“探究功与速度变化的关系”的实验中：
（1）利用甲图装置，小车在橡皮筋的作用下运动，如图丙的4条纸带中最符合实验要求的是B．
（2）某同学对该实验进行了更改，如乙图，把橡皮筋的固定点改为A点，操作如下：
a、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器，将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后小车做匀速直线运动．
b、将橡皮筋固定在小车前端．拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置．接通打点计时器电源，释放小车．
c、用2 条、3 条、4 条、5 条、6 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验．
d、在上述实验中打出的6条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1、v2、v3、v4、v5、v6．
相关数据见下表
①请把操作步骤a补充完整．
②用W0表示一条橡皮筋做的功，请在如图丁的坐标纸上画W-v2图象．
③根据你画的W-v2图象，你认为该同学第4次实验操作出现了问题，问题在于该次实验时小车释放的位置距离较近（填“远”或“近”）
（1）利用甲图装置，小车在橡皮筋的作用下运动，如图丙的4条纸带中最符合实验要求的是B．
（2）某同学对该实验进行了更改，如乙图，把橡皮筋的固定点改为A点，操作如下：
a、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器，将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后小车做匀速直线运动．
b、将橡皮筋固定在小车前端．拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置．接通打点计时器电源，释放小车．
c、用2 条、3 条、4 条、5 条、6 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验．
d、在上述实验中打出的6条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1、v2、v3、v4、v5、v6．
相关数据见下表
| 实验次数 | 条数 | 速度m/s | 速度平方m2/s2 |
| 1 | 1 | 1.28 | 1.64 |
| 2 | 2 | 1.75 | 3.06 |
| 3 | 3 | 2.10 | 4.41 |
| 4 | 4 | 2.26 | 5.11 |
| 5 | 5 | 2.68 | 7.18 |
| 6 | 6 | 2.96 | 8.76 |
②用W0表示一条橡皮筋做的功，请在如图丁的坐标纸上画W-v2图象．
③根据你画的W-v2图象，你认为该同学第4次实验操作出现了问题，问题在于该次实验时小车释放的位置距离较近（填“远”或“近”）
13．
在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，且范围足够大，其俯视图如图所示，若小球运动到某点时，绳子突然断开，则关于绳子断开后，对小球可能的运动情况的判断不正确的是（ ）
在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，且范围足够大，其俯视图如图所示，若小球运动到某点时，绳子突然断开，则关于绳子断开后，对小球可能的运动情况的判断不正确的是（ ）| A． | 小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径不变 | |
| B． | 小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，半径不变 | |
| C． | 小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小 | |
| D． | 小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径减小 |
现要用如图所示的实验装置探究“动能定理”：一倾角θ可调的斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上，光电门甲的位置可移动．不可伸长的细线一端固定在带有遮光片（宽度为d）的滑块上，另一端通过光滑定滑轮与重物相连，细线与斜面平行（通过滑轮调节）．当滑块沿斜面下滑时，与光电门相连的计时器可以显示遮光片挡光的时间t，从而可测出滑块通过光电门时的瞬时速度v．改变光电门甲的位置，重复实验，比较外力所做的功W与系统动能的增量△Ek的关系，即可达到实验目的．
如图所示，水平地面上有一质量m=4.6kg的金属块，其与水平地面间的动摩擦因数μ=0.20，在与水平方向成θ=37°角斜向上的拉力F作用下，以v=4.0m/s的速度向右做匀速直线运动．已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，g取10m/s2．求：