Question

【題目】如圖所示，用質量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。

（1）打點計時器使用的電源是_________（選填選項前的字母）。

A.直流電源 B.交流電源

（2）實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力。正確操作方法是_______（選填選項前的字母）。

A.把長木板右端墊高 B.改變小車的質量

（3）在不掛重物且______（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經消除了摩擦力和其他阻力的影響。

A.計時器不打點 B.計時器打點

（4）接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標為O。在紙帶上依次去A、B、C……若干個計數點，已知相鄰計數點間的時間間隔為T。測得A、B、C……各點到O點的距離為x1、x2、x3……，如圖所示。

實驗中，重物質量遠小于小車質量，可認為小車所受的拉力大小為mg，從打O點打B點的過程中，拉力對小車做的功W=_______，打B點時小車的速度v=________。

（5）以v2為縱坐標，W為橫坐標，利用實驗數據作如圖所示的v2–W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達式為_________________。根據功與能的關系，動能的表達式中可能包含v2這個因子；分析實驗結果的單位關系，與圖線斜率有關的物理量應是_________。

（5）假設已經完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質量不滿足遠小于小車質量的條件，則從理論上分析，圖中正確反映v2–W關系的是______________。

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】BABmgx2 kg-1D

【解析】

（1）打點計時器均使用交流電源，選B。

（2）平衡摩擦和其他阻力，是通過墊高木板右端，構成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它們平衡，選A；平衡摩擦力時需要讓打點計時器工作，紙帶跟打點計時器限位孔間會有摩擦力，且可以通過紙帶上打出的點跡判斷小車的運動是否為勻速直線運動，選B。

（3）小車拖動紙帶移動的距離等于重物下落的距離，又小車所受拉力約等于重物重力，因此W=mgx2；小車做勻變速直線運動，因此打B點時小車的速度為打AC段的平均速度，則。

（4）由圖3可知，圖線斜率k≈4.7 kg–1，即v2=4.7 kg–1·W；設小車質量為M，根據動能定理有，變形得，即k=，因此與圖線斜率有關的物理量為質量。

（5）若m不滿足遠小于M，則由動能定理有，可得，v2與W仍然成正比關系，選A。