Question

17．传感器是一种将非电学量转换成电信号的检测装置．它是实现自动检测和自动控制的首要环节．某物理课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的动能定理．如图甲所示，他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力F；用位移传感器测出小车的位移s和瞬时速度．已知小车质量为200g．

（1）某次实验得出拉力F随位移s变化规律如图乙所示，速度v随位移s变化规律如图丙所示．利用所得的F-s图象，求出s=0.30m到0.52m过程中力F做功W=0.17J，此过程动能的变化△Ek=0.15J（保留2位有效数字）．
（2）下列情况中可减小实验误差的操作是BC．（填选项前的字母，可能不止一个选项）
A．使拉力F要远小于小车的重力
B．实验时要先平衡摩擦力
C．要使细绳与滑板表面平行．

Answer 1

分析 ①根据F-s图象s=0.30m和0.52m所对应的力的大小，由于力是均匀变化的，根据$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{2}$求出F的平均值，然后即可求出功的大小；在速度v随位移s变化图象上求出s=0.30m时的速度大小和s=0.52m时的速度大小，即可求出动能的变化；
②当平衡了摩擦力和细绳与滑板表面平行时，绳子上的拉力才等于小车所受合外力．

解答 解：①根据F-s图象图象可知，当s₁=0.30m时，F₁=1.00N，s₂=0.52m时，F₂=0.56N，
因此：W=$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{2}（{s}_{2}-{s}_{1}）$=0.172J，
速度v随位移s变化图象可知：
s₁=0.30m，v₁=0，s₂=0.52m时，v₂=1.24m/s
$△{E}_{k}=\frac{1}{2}{mv}_{2}^{2}-\frac{1}{2}{mv}_{1}^{2}$=0.15J
②该实验中不是利用悬挂的重物的重力表示绳子的拉力，而是直接测量出绳子的拉力，因此不需要使拉力F要远小于小车的重力，故A错误；
当平衡了摩擦力和细绳与滑板表面平行时，绳子上的拉力才等于小车所受合外力，故BC正确；
故答案为：（1）0.17，0.15． （2）BC．

点评 该实验在原来的基础上有所改进和创新，只要明确了其实验原理，正确应用基本物理知识即可正确解答．