题目内容

12．某实验小组采用如图1所示的装置探究“合外力做功与速度变化的关系“实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，小车所受到的拉力F为0.20N．

（1）实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动，这样做的目的是为了平衡摩擦力．
（2）同学甲选取一条比较理想的纸带做分析（图2），将小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O，在点迹清楚段依次选取七个计数点A、B、C、D、E、F、G，相邻计数点间的时间间隔为0.1s．测量起始点O至各计数点的距离x，计算出计数点对应小车的瞬时速度v、计数点与O点之间的速度平方差△v2、起始点O到计数点过程中细绳对小车做的功W．其中，计数点D的三项数据没有中有一项没有计算，请把结果填入表格中．
点迹OABCDEFG
x/cm15.5021.6028.6136.7045.7555.7566.77
v/（m﹒s-1）0.6560.7550.8570.9531.051
△v2/（m2﹒s-2）0.4300.5700.7340.9081.105
W/J0.04320.05720.07340.09150.112
（3）根据表中的数值以W为纵坐标、以△v2为横坐标，在坐标纸上（图3）作出W-△v2图象．
（4）根据图象分析得到的结论：功W与速度的平方差△v2成正比．

分析 小车受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量平衡摩擦力，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动时，没有拉力的合力为0，重力的下滑分量等于摩擦力；将点用一条直线连接即可，使直线两侧的点数大致相等；过原点直线反映的是正比关系．

解答 解：（1）小车受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量平衡摩擦力，才能尽量减小实验的误差，使得细绳对小车拉力做的功等于合外力对小车做的功；
（2）WOD=F•XOD=0.2×36.70×0.01=0.0734J
（3）描点，将五点连成通过原点的直线，如图所示．
（4）由于为过原点直线，故W与△v2成正比．
故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）0.0734．（3）如图所示；（4）正比．

点评 该题全面考查探究“合外力做功与物体动能变化的关系”实验的原理，步骤，注意事项和数据的分析．这就要求我们队该实验由全面的掌握．题目的难度适中

练习册系列答案
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2．如图所示，一质量为mB=2kg，长为L=6m的薄木板B固定在水平面上，质量为mA=2kg的物体A（可视为质点）在一电动机拉动下从木板左端以v0=5m/s的速度向右匀速运动，此时牵引物体的轻绳的拉力F=8N．已知各接触面间的动摩擦因数恒定，重力加速度g取10m/s2，则：
（1）A物体与木板B之间的动摩擦因数μ1为多少？
（2）若释放木板B，则木板B在物体A带动下以a=2m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，经多长时间物体A滑离木板？
（3）木板与水平面间的动摩擦因数μ2为多少？
3．用如图所示的浅色水平传送带AB和斜面BC将货物运送到斜面的顶端．AB距离L=11m，传送带始终以v=12m/s匀速顺时针运行．传送带B端靠近倾角θ=37°的斜面底端，斜面底端与传送带的B端之间有一段长度可以不计的小圆弧．在A、C处各有一个机器人，A处机器人每隔t=1.0s将一个质量m=10kg、底部有碳粉的货物箱（可视为质点）轻放在传送带A端，货物箱经传送带和斜面后到达斜面顶端的C点时速度恰好为零，C点处机器人立刻将货物箱搬走．已知斜面BC的长度s=5.0m，传送带与货物箱之间的动摩擦因数μ0=0.55，货物箱由传送带的右端到斜面底端的过程中速度大小损失原来的$\frac{1}{11}$，不计传送带轮的大小，g=10m/s2（sin37°=0.6，cos37°=0.8）．求：
（1）斜面与货物箱之间的动摩擦因数μ；
（2）如果C点处的机器人操作失误，未能将第一个到达C点的货物箱搬走而造成与第二个货物箱在斜面上相撞．求两个货物箱在斜面上相撞的位置到C点的距离；  （本问结果可以用根式表示）
（3）从第一个货物箱放上传送带A端开始计时，在t0=2s的时间内，货物箱在传送带上留下的痕迹长度．
20．某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能原理”．如图1所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小、小车中可以放置砝码．
（1）实验主要步骤如下：
①测量小车和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C点，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度；
③在小车中增加砝码，或改变小车质量，重复②的操作．
（2）如表所示是他们测得的一组数据，期中M是M1与小车中砝码质量之和，|${{v}_{2}}^{2}$-${{v}_{1}}^{2}$|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△Ek，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的△Ek3=0.600J，W3=0.610J．（结果保留三位有效数字）
数据记录表
次数M/kg|v-v|/（m/s）2△Ek/JF/NW/J
10.5000.7600.1900.4000.200
20.5001.6500.4130.84000.4200
30.5002.400△Ek31.220W3
41.0002.4001.2002.4201.210
51.0002.8401.4202.8601.430
（3）根据表，请在图2中作出△Ek-W图线．
7．某同学利用如图甲的装置完成“探究恒力做功与动能变化的关系”的实验．

（1）下列说法正确的是AD．
A．平衡摩擦力时不能将托盘通过细线挂在小车上
B．为减小误差，应使托盘及砝码的总质量远大于小车质量
C．实验时，应先释放小车再接通电源
D．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
（2）如图乙是实验中获得的一条纸带，O为小车运动起始时刻所打的点，间隔一些点后选取A、B、C三个计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s．已知小车的质量M=200g，托盘及砝码的总质量m=21g．则从打下O点到打下B点这段时间内细线的拉力对小车所做的功0.059J（细线对小车的拉力约等于托盘及砝码的总重），在这个过程中小车动能增加量为0.057J．（g取9.8m/s2，保留两位有效数字）
17．电场中A、B两点间的电势差为5V，其物理意义是（　　）
A．将单位正电荷从A点移到B点，电场力增大5N
B．将单位正电荷从A点移到B点．其电势能将增加5J
C．将单位正电荷从A点移到B点，其电势能将减少5J
D．将单位正电荷从A点移到B点，其动能将增加5J
4．关于匀强电场中的场强和电势差的关系，下列说法正确的是（　　）
A．场强在数值上等于每单位距离上的电势降落
B．沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降落必定相等
C．在相同距离的两点上，电势差大的其场强也必定大
D．电势降落的方向必定是电场强度的方向
1．虚线是用实验方法描绘出的某一静电场的一簇等势线及其电势的值，一带电粒子只在电场力作用下飞经该电场时，恰能沿图中的实线AC运动，则下列判断正确的是（　　）
A．粒子一定带负电
B．A点的场强大于C点的场强
C．粒子在A点的电势能大于在C点的电势能
D．粒子在A点的动能大于在C点的动能
2．如图所示，重为3N的物体置于倾角为37°的斜面上，用平行于斜面的大小为5N的力F作用于物体，物体恰在斜面上做匀速直线运动，而斜面相对于地面保持静止，则下列说法中正确的是（　　）
A．物体可能沿斜面向下运动B．斜面对物体有摩擦力的作用
C．斜面对地面没有摩擦力的作用D．斜面对物体的作用力水平向左

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