Question

【題目】某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在水平實(shí)驗(yàn)桌上，木板右端適當(dāng)墊高。將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪掛上小吊盤，在小吊盤中放入合適質(zhì)量的砝碼，使小車在小吊盤的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量探究合外力做功與小車及小吊盤中砝碼動(dòng)能變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材還準(zhǔn)備了電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶等，組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

（1）若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有______。（填寫所選器材前面的字母）

A．刻度尺 B．天平（包括配套砝碼）

C．低壓交流電源 D．低壓直流電源

（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，小吊盤中先不放砝碼，并調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的�?xì)繩與木板平行。在長木板的右下方適當(dāng)位置墊上小木塊，輕推小車，使小車在木板上_____。（選填選項(xiàng)前面的字母）

A.勻速下滑 B. 勻加速下滑 C. 勻減速下滑

（3）將兩個(gè)砝碼放入小吊盤中，用手按住小車保持靜止。接通電源，然后釋放小車，獲得一條清晰的紙帶，如圖2所示。紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。測(cè)量OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG的距離，計(jì)算B、C、D、E、F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度為vB、vC、vD、vE、vF。其中OB=21.60cm，OD=36.80cm，則可計(jì)算得出在紙帶上打出C點(diǎn)時(shí)小車運(yùn)動(dòng)速度大小的測(cè)量值vC=_____m/s。（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

（4）以B、C、D、E、F各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x為橫軸，對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度的平方v2為縱軸，做出v2-x圖象如圖3所示。發(fā)現(xiàn)v2-x圖象是一條過原點(diǎn)的直線，其斜率為k。若該同學(xué)漏做了上述步驟（2）中的操作，則繪制的v2-x圖象_______。（選填選項(xiàng)前面的字母）

A．仍過原點(diǎn)，但不再是直線

B．仍是直線，但不過原點(diǎn)

C．仍是過原點(diǎn)的直線，但斜率大于k

D．仍是過原點(diǎn)的直線，但斜率小于k

（5）用步驟（3）中測(cè)得的數(shù)據(jù)畫出v2-x圖象，以B、C、D、E、F各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x為橫軸，對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度的平方v2為縱軸，發(fā)現(xiàn)所畫出的v2-x圖象是一條過原點(diǎn)的直線，斜率為k。若測(cè)得斜率的值為4，重力加速度g取10m/s2，則小車的質(zhì)量與小吊盤中兩個(gè)鉤碼的總質(zhì)量之比約為_________。

（6）若該同學(xué)將步驟（3）中兩個(gè)砝碼中的一個(gè)從細(xì)繩左端移到小車中后，重復(fù)后續(xù)的操作步驟，則新繪制的v2-x圖象_______。（選填選項(xiàng)前面的字母）

A．仍過原點(diǎn)，但不再是直線

B．仍是直線，但不過原點(diǎn)

C．仍是過原點(diǎn)的直線，斜率大于k

D．仍是過原點(diǎn)的直線，斜率小于k

（7）在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小吊盤中砝碼的重力所做的功比小車及小吊盤中砝碼動(dòng)能的變化要大一些，分析導(dǎo)致此結(jié)果的可能原因是____________________________________。

（8）在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小吊盤中砝碼重力所做的功比小車及小吊盤中砝碼動(dòng)能的變化要小一些，分析導(dǎo)致此結(jié)果的可能原因是____________________________________。

Answer 1

【答案】 ABC A 0.760 D 4 D 空氣阻力做負(fù)功；木板傾斜角度不夠，摩擦阻力做負(fù)功；滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有動(dòng)能； 平衡摩擦力時(shí)，木板傾斜角度過大

【解析】（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要低壓交流電源（而非直流電源），打出的紙帶需要刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離；要計(jì)算合外力做功，即在本實(shí)驗(yàn)中需要計(jì)算吊盤以及其中的砝碼重力做的功，所以還需要天平測(cè)量質(zhì)量，故選ABC．

（2）實(shí)驗(yàn)開始前，需要平衡摩擦力，即在小吊盤中先不放砝碼時(shí)，抬高長木板的右端，輕推小車使得小車在長木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；故A正確；

（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻速度推論可得；

（4）根據(jù)可知圖像的斜率k=2a，設(shè)小車的質(zhì)量為M，小吊盤中兩個(gè)砝碼的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律可得，若遺漏平衡摩擦力， ，加速度變小，但小車仍做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以直線仍過原點(diǎn)，但是斜率表小了，故D正確；

（5）圖像的斜率為k=2a，故，解得；

（6）兩個(gè)砝碼中的一個(gè)從細(xì)繩左端移到小車中后，小車仍舊做的是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以仍滿足，圖像仍是過原點(diǎn)的直線， ，故斜率變小，D正確；

（7）該現(xiàn)象出現(xiàn)是由于空氣阻力做負(fù)功或者木板傾斜角度不夠，而使得摩擦阻力做負(fù)功；也有可能部分能量轉(zhuǎn)化為滑輪的動(dòng)能

（8）該現(xiàn)象出現(xiàn)，是由于繩子的拉力大于吊盤及砝碼的重力，也就是平衡摩擦力時(shí)，木板傾角過大，使得在不掛吊盤時(shí)小車受到的合力不為零