题目内容

某实验小组采用如图1所示的装置来验证动能定理．

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
AC
AC

A．为了平衡摩擦力
B．增大小车下滑的加速度
C．可使得细绳对小车拉力做的功等于合外力对小车做的功
D．可以用质量较小的砝码就可以拉动小车，以满足砝码质量远小于小车质量的要求
②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．如图2所示是小车在恒力F作用下做匀加速直线运动时打点计时器打出的纸带，测量数据已用字母表示在图中．若小车质量为m，打点计时器的打点周期为T．则用测量的物理量表示的动能定理表达式为
F?xMN=
m
8T2
(
x
2
N
-
x
2
M
)
F?xMN=
m
8T2
(
x
2
N
-
x
2
M
)
．
分析：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，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；
②动能定理表达：F?x=△EK=
1
2
mv2-
1
2
m
v
2
0
解答：解：①ABC：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，故AC正确，B错误；
D：用质量较小的砝码就可以拉动小车，与木板左端被垫起一些没有直接的关系，即与题意无关，故D错误．
②M到N的过程中，拉力F做功：W=Fx=F?xMN，
小车在M点的速度：vM=
xM
2T

小车在N点的速度：vN=
xN
2T

根据动能定理的表达式，得：F?xMN=
1
2
m(
xM
2T
)2-
1
2
(
xN
2T
)2=
m
8T2
(
x
2
N
-
x
2
M
)
故答案为：①AC； ②F?xMN=
m
8T2
(
x
2
N
-
x
2
M
)
点评：该题考查验证动能定理中平衡摩擦力的方法，同时考查动能定理的计算与表达，要注重对知识的梳理与正确记忆．属于简单题．
练习册系列答案
相关题目
某实验小组采用如图1所示的装置来探究“功与速度变化的关系”实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面．实验的部分步骤如下：
①将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，
在长木板的另一端固定打点计时器；
②把纸带穿过打点计时器的限位孔，连在小车后端，
用细线跨过定滑轮连接小车和钩码；
③把小车拉到靠近打点计时器的位置，接通电源，从静止开始释放小车，得到一条纸带；
④关闭电源，通过分析小车位移与速度的变化关系来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系．
如图2是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，A、B、C是纸带上的三个计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图所示，已知所用交变电源的频率为50Hz，问：
（1）打B点时刻，小车的瞬时速度vB=
0.40
0.40
m/s．（结果保留两位有效数字）
（2）本实验中，若钩码下落高度为h1时合外力对小车所做的功为W1，则当钩码下落h2时，合外力对小车所做的功为
h2
h1
W0
h2
h1
W0
．（用h1、h2、W1表示）

（3）实验中，该小组同学画出小车位移x与速率v的关系图象如图3所示．根据该图线形状，某同学对W与v的关系作出的猜想，肯定不正确的是
AC
AC
．
A．W∝v    B．W∝v2     C．W∝
1
v
      D．W∝v3．
某实验小组采用如图1所示的装置探究“动能定理”，小车内可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz．

（1）实验的部分步骤如下，请将步骤②补充完整．                                                         
测量点 s/cm  v/（m?s-1）
0 0.00 0.35
A 1.51 0.40
B 3.20 0.45
C    
D 7.15 0.54
E 9.41 0.60
①在小车内放人砝码，把纸带穿过打点计时器限位孔，连在小车后端，用细线跨过定滑轮连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，先
接通电源
接通电源
再
释放小车
释放小车
，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，关闭电源；
③改变钩码或小车内砝码的数量，更换纸带，重复②的操作，
（2）图2是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到0点的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v（见表1），请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
（3）实验小组根据实验数据绘出了图3中的图线（其中△v2=（v2-v20），根据图线可获得的结论是
△v
2
 
与位移s成正比
△v
2
 
与位移s成正比
要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力和
小车质量M
小车质量M
．
某实验小组采用如图1所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．
（1）实验中木板略微倾斜，这样做
CD
CD
；
A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑
B．是为了增大小车下滑的加速度
C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功
D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
（2）实验中，打点计时器使用的交流电频率为50Hz．某同学打出的一段纸带如图2所示，则小车匀速运动时的速度大小为
2
2
m/s．（计算结果保留2位有效数字）
在“探究功与速度变化的关系”实验中，某实验小组采用如图1所示装置，由重物通过滑轮牵引小车，利用打点计时器记录小车从静止释放后的运动情况，把重物重力的大小作为对小车的合力大小，合力对小车做的功记为W，对应的小车末速度记为v
（1）实验前是否需要平衡摩擦力？
是
是
（填“是”或“否”）．重物的质量m和小车质量M之间必须满足的关系是
m远小于M
m远小于M
．
（2）要计算功W，实验中要测量的物理量有
重物的质量（或重力）
重物的质量（或重力）
、
小车运动的距离
小车运动的距离

（3）本实验中正确操作可能得到的纸带是兔图2所示的4条纸带的哪一条？
D
D
某实验小组采用如图1所示的装置探究功与速度变化的关系，
（1）下列叙述正确的是
 

A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮拉伸的长度没有必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
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（2）实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图2所示的纸带．这条纸带上的点距并不均匀，下列说法正确的是
 

A．纸带的左端是与小车相连的
B．纸带的右端是与小车相连的
C．利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度
D．利用A、B、C、D这些点之间的距离来确定小车的速度
（3）实验中木板略微倾斜，这样做
 
；
A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑
B．是为了增大小车下滑的加速度
C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功
D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
（4）若根据多次测量数据画出的W-v图象如图3所示，根据图线形状，可知对W与v的关系符合实际的是图3中的
 
．

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