Question

【題目】用圖甲所示的裝置來探究功和動能變化的關系．木板上固定兩個完全相同的遮光條A、B，用不可伸長的細線將木板通過兩個滑輪與彈簧測力計C相連，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上，軌道放在水平桌面上，P為小桶（內有沙子），滑輪質量、摩擦不計，重力加速度為g．

(1)實驗中軌道應傾斜一定角度，對此下列說法正確的是__________．

A．為了釋放木板后，木板在細線拉動下能勻速下滑

B．為了增大木板下滑的加速度，提高實驗精度

C．盡量保證細線拉力對木板做的功等于木板所受合力對木板做的功

D．使木板在未施加拉力時能勻速下滑

(2)用螺旋測微器測量遮光條的寬度，示數如圖乙所示，則遮光條的寬度d=__________mm.

(3)實驗主要步驟如下：

①測量木板、遮光條的總質量M，測量兩遮光條間的距離L；按甲圖正確安裝器材．

②將木板左端與軌道左端對齊，靜止釋放木板，木板在細線拉動下運動，記錄彈簧測力計示數F及遮光條B、A先后經過光電門的時間t1、t2．則遮光條B、A通過光電門的過程中木板動能的變化量＝__________，合外力對木板做功W＝__________，（均用字母M、t1、t2、d、L、F表示）．

③在小桶中增加沙子，重復②的操作．

④比較W、的大小，得出實驗結論．

(4)若在本實驗中軌道水平放置，其它條件和實驗步驟不變，假設木板與軌道之間的動摩擦因數為μ．測得多組F、t1、t2的數據，并得到F與的關系圖像如圖丙所示．已知圖像在縱軸上的截距為b，直線的斜率為k，求解μ＝___________（用字母b、d、L、k、g表示）．

Answer 1

【答案】 (1)CD (2)1.080（1.079-1.081） (3)； FL (4)

【解析】(1) 為了使繩子拉力充當合力，即細線拉力做的功等于合力對小車做的功應先平衡摩擦力，摩擦力平衡掉的檢測標準即：可使得小車在未施加拉力時做勻速直線運動，故CD正確；

(2) 螺旋測微器固定刻度為1mm，可動刻度為，所以螺旋測微器的讀數為1.080mm；

(3) 小車通過A時的速度：

小車通過B時的速度：

則小車通過A、B過程中動能的變化量

拉力所做的功W=FL；

(4) 由題意，小車受到的拉力是：F=（mg-f），小車的位移是L，設小車的質量是M，小車動能的變化是：

根據做功與動能變化的關系可得：

所以得：

所以，圖線的坐標軸的截距表示摩擦力f，即：f=b；圖線的斜率：

由摩擦力的公式得：。

點晴：小車在鉤碼的作用下拖動紙帶在水平面上做加速運動，通過速度傳感器可算出A B兩點的速度大小，根據即可計算出動能的變化，由功與動能變化的關系式，確定圖線上斜率與截距的意義，結合摩擦力的公式即可求出摩擦因數。