题目内容

1．某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时（每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致），每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算．
（1）除了图中1已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和交流（填“交流”或“直流”）电源．

（2）实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是D
A．放开小车，能够自由下滑即可
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
（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B
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．小车已过两个铁钉的连线
（4）在正确操作的情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用如图的纸带的GJ部分进行测量（根据如图所示的纸带回答）．

分析 （1）打点计时器使用的是交流电；
（2）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动．
（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．
（4）要测量最大速度，应该选用点迹均匀的部分．结合匀速直线运动的位移公式求出最大速度的大小

解答 解：（1）打点计时器使用的是交流电，故需要交流电源．
（2）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动，所以正确的做法是：放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故ABC错误，D正确．
故选：D．
（3）若木板水平放置，对小车受力分析可知，小车速度最大时小车受到的合力应为零，即小车受到的橡皮筋拉力与摩擦力相等，橡皮筋应处于伸长状态，所以B正确；
故选：B
（3）要验证的是“合力做功和物体速度变化的关系”，小车的初速度为零，故需要知道做功完毕的末速度即最大速度v，此后小车做的是匀速运动，故应测纸带上的匀速运动部分，由纸带的间距可知，应该选择GJ部分．
故答案为：（1）交流，（2）D，（3）B，（4）GJ

点评 本题涉及打点计时器的工作原理和探究功与速度变化关系实验的原理，本题关键要明确小车的运动情况，先加速，再匀速，最后减速，橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动，因此明确实验原理是解答本题的关键．

练习册系列答案
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20．两个共点力的大小分别为6N和8N，它们合力的大小可能是（　　）
A．1NB．20NC．16ND．13N
1．如图所示，质量为m的球用细绳挂在质量为M的木块下，木块套在水平杆上，木块与杆间的动摩擦因式为μ，水平拉力F为多大时才能拉着球和木块一起做匀速运动，这时绳与水平方向的夹角α多大？
9．如图所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量（包括桶以及桶内沙子质量）记为m，小车的总质量（包括车、盒子及盒内沙子质量）记为M．
（1）验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，
每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a-F图象，图象是一条过原点的直线．
①a-F图象斜率的物理意义是$\frac{1}{M+m}$．
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？合理．
③本次实验中，是否应该满足M＞＞m这样的条件？否，理由是研究对象是整个系统，其所受合外力就是mg．
（2）验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以$\frac{1}{M+m}$为横轴．
16．为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：
第一步：把带有定滑轮的木板（有滑轮的）一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳跨过定滑轮与质量为m的重锤相连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图4甲所示．
第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示．打出的纸带如图丙所示．
请回答下列问题：
（1）已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为△t，根据纸带求滑块速度，打点计时器打B点时滑块速度vB=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2△t}$．
（2）已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块运动的位移x（写出物理名称及符号，只写一个物理量），合外力对滑块做功的表达式W=mgx．
（3）算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v，以v2为纵轴、W为横轴建立坐标系，描点作出v2-w图象，可知该图象是一条过原点的直线，若直线斜率为k，则滑块质量M=$\frac{2}{k}$．
6．如图1所示，长直均匀光滑杆一端固定在光滑转轴O处，在水平杆的另一端A下摆经过的轨迹上安装光电门，用来测量A端的瞬时速度vA，光电门位置和转轴O的高度差可以调节，有一质量m=1kg小球套在光杆上，重力加速度为g．
（1）若杆的质量忽略不计，小球固定在杆的中点处，由静止释放，请写出光电门测量到的速度vA与高度差h的关系式．
（2）若杆的质量忽略不计，小球没有固定在杆上，仅套在杆上某一位置，则杆由静止释放后小球将做怎样的运动？小球下落H高度后脱离杆，则小球脱离高杆的瞬间速度多大？
（3）实际情况下杆的质量M不能忽略，拿走小球后重复实验，得到了如图2所示的vA2所示与h关系图线，g取10m/s2，证明杆绕O点转动时的动能Ek=$\frac{1}{6}$MvA2．
13．一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ1，密度为ρ2，摩尔质量为M，电子的质量为m，电荷量为e，阿伏伽德罗常数为NA．在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　）
A．$\frac{{{ρ_1}{ρ_2}ev{N_A}}}{m}$B．$\frac{{{ρ_1}{ρ_2}ev{N_A}}}{M}$C．ρ1ρ2evmNAD．ρ1ρ2evMNA
10．如图所示，R1、R2和R3都是100Ω的电阻，A、B之间的总电阻是（　　）
A．200ΩB．33.3ΩC．66.7ΩD．150Ω
11．如图所示，电场中的一簇电场线关于y轴对称分布，O点是坐标原点，M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四个点，其中M、N在y轴上，Q点在x轴上，（　　）
A．M点电势比P点电势高
B．OM间的电势差等于NO间的电势差
C．将一负电荷从P点移到M点，电势能增大
D．正电荷在O点和Q点的电势能相等

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