题目内容
【题目】利用图甲的装置探究“恒力做功与物体动能变化”的关系。小车的质量为M,钩码的质量为m,且不满足m<<M。打点计时器的电源是频率为f的交流电。
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(1)实验中,把长木板右端垫高,在不挂钩码且_______的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。(填选项前的字母)
A.计时器不打点 B.计时器打点
(2)图乙是正确操作后得到的一条纸带。纸带上各点是打出的计时点,其中O点为打出的第一个点。小车发生的位移从纸带上计时点间的距离可以直接测出,利用下列测最值和题中已知条件能简单、准确完成实验的一项是______。(填选项前的字母)
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A.OA、AD和EG的长度
B.BD、CF和EG的长度
C.OE、DE和EF的长度
D.AC、EG 和BF的长度
(3)若测得图乙中
,
,则实验需要验证的关系式为________。(用已知和测得物理量的符号表示)
【答案】 B C ![]()
【解析】(1)平衡摩擦力的方法是:把木板一段垫高,让小车滑下,当小车匀速运动时,就意味着摩擦力抵消了,此时应当让打点计时器打点,因为打点计时器也会有摩擦力,故选B;(2)根据某段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度,结合动能与重力势能表达式进行分析。A、当知道OA、AD和EG的长度时,只有求得F点与BC的中点的瞬时速度,从而确定两者的动能变化,却无法求解重力做功,故A不符合;B、当知道BD、CF和EG的长度时,可分别求得C点和F点的瞬时速度,从而求得C到F点的动能变化,因知道CF间距,则可求得重力做功,但不是最简单的方法,故B不符合;当知道OE、DE和EF的长度,依据DE和EF的长度,可求得E点的瞬时速度,从而求得O点到E点动能的变化,再由OE确定重力做功,因O点速度为0,故只需要测E点的速度即可,故这种方法更简单,故C符合;当知道AC、EG和BF的长度时,依据AC和EG长度,只能求得B点与F点的瞬时速度,从而求得动能的变化,因知道BF间距,则可求得重力势做功,但不是最简单的方法,故D不符合;故选C.(3)根据平均速度的推论得:F点的速度为
,则动能的变化量为
,钩码重力做的功为
,根据动能定理得:
,即要验证的关系式为
.