Question

【題目】某興趣小組用如題1圖所示的裝置驗證動能定理。

(1)有兩種工作頻率均為50Hz的打點計時器供實驗選用：

A.電磁打點計時器

B.電火花打點計時器

為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應選擇_______（選填“A”或“B”）。

(2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點計時器的限位孔。實驗中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動。同學甲認為此時摩擦力的影響已得到消除。同學乙認為還應從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運動�？捶ㄕ�確的同學是_____（選填“甲”或“乙”）。

(3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼。接通打點計時器電源，松開小車，小車運動。紙帶被打出一系列點，其中的一段如圖所示。紙帶上P點的速度vP=______m/s。（保留三位有效數字）

(4)測出小車的質量為M，再測出紙帶上起點到A點的距離為L。小車動能的變化量可用ΔEk=算出。砝碼盤中砝碼的質量為m，重力加速度為g；實驗中小車的質量應______（選填“遠大于”“遠小于”或“接近”）砝碼、砝碼盤和沙子的總質量，小車所受合力做的功可用W=mgL算出。多次測量，若W與ΔEk均基本相等則驗證了動能定理。

Answer 1

【答案】B 乙 2.58 遠大于

【解析】

(1)[1]電磁打點計時器是通過機械振動打點的，而電火花打點計時器是通過電火花來打點，用電火花打點計時器能使紙帶在運動時受到的阻力較小，故A錯誤，B正確；

(2)[2]同學乙的做法正確。只有讓小車做勻速直線運動才能夠判斷摩擦力與沙子和盤的重力大小相等，才能夠消除摩擦力的影響。對于甲同學，小車開始運動時，沙子和盤的重力等于最大靜摩擦力，而最大靜摩擦力要略大于滑動摩擦力。

(3)[3]根據紙帶可知，P點的速度

(4)[4]對于砝碼、砝碼盤和沙子，根據牛頓第二定律

Mg-F=ma

對小車由牛頓第二定律

聯立可得

只有當小車的質量M遠大于砝碼、砝碼盤和沙子總質量m時，繩子的拉力F才近似等于砝碼、砝碼盤和沙子中重力mg。