Question

13．几个实验小组分别利用拉力传感器和打点计时器研究“力做功与小车速度变化的关系”．实验装置如图1，他们将拉力传感器固定在小车上，将其用不可伸长的细线绕过一个光滑的定滑轮与钩码相连．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在小车的后面连接纸带，通过打点计时器记录小车运动的情况．小车中可以放置砝码．实验主要步骤如下：

a．测量小车和拉力传感器的总质量m，用细线连接拉力传感器和钩码（质量为m₀），将纸带通过打点计时器接到小车后面，正确连接所需电路；
b．将小车停在紧靠打点计时器处，先接通电源再释放小车，在纸带上打出一系列的点，同时记录m和拉力传感器的示数F；
c．在小车中增加或减少砝码，重复b的操作；
d．在纸带上选取合适的点，测量各点的位移并计算对应的功和速度．
（1）对于该实验，下列说法中正确的是B．（填写选项前的序号）
A．每次释放小车都应给小车一定的初速度，以平衡摩擦力
B．小车运动中会受到摩擦力，为消除其影响，可以将木板适当倾斜以平衡摩擦力
C．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4～6V
D．实验时必须保证所挂钩码的质量m₀?m
（2）某一实验小组在正确平衡摩擦力的前提下，如图2，因其它操作不当致使根据实验数据画出的v²-W（其中W为拉力的功）关系图象不过原点，原因是小车运动初速度不为零；由图象计算出本次实验对应的m=0.4kg．

Answer 1

分析 （1）本实验为了使小车在倾斜的平面上被橡皮筋拉动做功等于外力对小车做的总功，需要平衡摩擦力，打点计时器使用交流电源，本实验的拉力由传感器直接得出，不需要用钩码的重力来代替；
（2）根据图象可知，当W=0时，小车的动能不为零，据此判断不通过原点的原因，跟据动能定理可知，W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，求出v²-W函数表达式，根据斜率的含义求出质量即可．

解答 解：（1）A、为了便于研究小车动能的变化，小车的初动能应为零，所以小车必须从同一位置由静止弹出，为了使小车在倾斜的平面上被橡皮筋拉动做功等于外力对小车做的总功，需要平衡摩擦力，则可以将木板适当垫高，以平衡摩擦力，故A错误，B正确；
C、打点计时器必须使用交流电源供电，故C错误；
D、本实验的拉力由传感器直接得出，不需要用钩码的重力来代替，所以不需要满足m_G＜＜m，故D错误．
故选：B
（2）根据图象可知，当W=0时，小车的动能不为零，说明小车具有初动能，即小车运动初速度不为零，
根据动能定理可知，W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，解得：${v}^{2}=\frac{2}{m}W$，则v²-W图象的斜率表示$\frac{2}{m}$，
根据图象可知，$\frac{2}{m}=\frac{3.0-0.25}{0.55}$
解得：m=0.4kg
故答案为：（1）B；（2）小车运动初速度不为零；0.4

点评 本题主要考查了“力做功与小车速度变化的关系”实验的注意事项和数据处理方向，特别注意的是本实验的拉力由传感器直接得出，不需要用钩码的重力来代替，所以不需要满足m_G＜＜m，很多同学会误选D答案，难度适中