题目内容

20．某同学做探究动能定理的实验，如图所示，图1中小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功为W．当用2条，3条…实验时，使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都由打点计时器所打的纸带测出．
（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和A（填“A”或“B”）电源．
A、交流        B、直流
（2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，需要在左（填“左”或“右”）侧垫高木板．

（3）在正确操作情况下，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，应选用纸带的HK部分进行测量（根据图2所示的纸带回答，电源所用频率为50Hz）．测量的速度应为0.67m/s（结果保留两位有效数字）
（4）在用如图1所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是ADG
A．实验中所用橡皮筋的规格（长度、粗细、材料等）要相同
B．实验中所用橡皮筋的规格（长度、粗细、材料等）可以不相同
C．通过改变小车的质量改变拉力做功的数值
D．在小车每次都从同一位置释放的前提下，通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值
E．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值
F．需要通过打点计时器打下的纸带来计算小车加速过程中运动的距离
G．需要通过打点计时器打下的纸带来计算小车加速过程中获得的最大速度的大小
H．需要通过打点计时器打下的纸带来计算小车加速过程中获得的平均速度的大小
（5）若实验作了n次，所用橡皮筋分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2…vn，用W表示橡皮筋对小车所做的功，作出的W-v2图线是一条过原点的倾斜的直线，根据图象还可以求得小车的质量．

分析 （1）打点计时器的电源应该选用交流电源；
（2）当小车匀速运动下滑明，受到的摩擦阻力被重力沿斜面向下的分力平衡；
（3）要测量最大速度，应该选用点迹均匀的部分．最大速度v由公式v=$\frac{x}{t}$求解；
（4）小车在水平的平面上被橡皮筋拉动做功，导致小车的动能发生变化．小车的速度由纸带上打点来计算，从而能求出小车的动能变化．每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W，两根则为2W，然后通过列表描点作图探究出功与动能变化的关系；
（5）根据做功公式求出W与v2的关系式即可求解．

解答 解：（1）打点计时器的电源应该选用交流电源，打点计时器打点周期等于交流电的周期，
故选：A
（2）实验中可以适当抬高木板的左侧来平衡摩擦阻力．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．
（3）我们要验证的是“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，间距均匀的为匀速运动部分，应测量HK部分，
最大速度 vm=$\frac{HK}{2T}=\frac{0.0134+0.0134}{0.04}$=0.67m/s
（4）A、实验中每根橡皮筋做功均是一样的，所以所用橡皮筋必须相同，且伸长的长度也相同．故A正确，B错误；
C、通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做的功，故CE错误，D正确；
由于小车在橡皮筋的作用下而运动，橡皮筋对小车做的功与使小车能获得的最大速度有关，故G正确，FH错误；
故选：ADG
（5）合外力做的功为W=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$，则W-v2图象是一条过原点的倾斜的直线，根据图象求得直线斜率为k，所以M=2k，即根据图象可以求得小车的质量．
故答案：（1）A；（2）左；（3）HK，0.67；（4）ADG；（5）过原点的倾斜的直线；小车的质量

点评 本题涉及打点计时器的工作原理，要知道打点计时器应该选用交流电源，理解探究功与速度变化关系实验的原理，从实验原理的角度分析即可．

练习册系列答案
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