Question

【題目】某實驗小組想用下圖所示裝置驗證動能定理。墊塊的作用是使長木板產生一個合適的傾角來平衡小車運動過程中受到的阻力，小車的凹槽可以添加鉤碼以改變小車的質量，用小桶以及里面的細沙的重力來替代小車受到的合力，可以改變細沙的多少來改變合力的大小。已知打點計時器的打點頻率為f，當地重力加速度為g。

(1)要完成實驗，必須測量哪些物理量___

A. 紙帶上某兩點間的距離x，以及這兩點的瞬時速度

B. 長木板的傾角α

C. 小車及凹槽內鉤碼的總質量M

D. 小桶及里面細沙的總質量m

(2)仔細平衡小車受到的阻力，并多次改變小車的質量M和小桶里面細沙的質量m，通過測量和計算發現：合力的功總是大于兩點動能的差值，這___（填“符合”或“不符合“）實驗的實際情況。

Answer 1

【答案】CD 符合

【解析】

根據該實驗的實驗原理、要求和減少誤差的角度分析，平衡摩擦力作用后，進行實驗過程中需要用刻度尺測量紙帶上兩點的距離，用天平測出小車及凹槽內鉤碼的總質量，小桶及里面細沙的總質量，根據實驗原理，明確實驗現象中產生實驗誤差的原因即可求解。

(1)[1]以小車及凹槽內砝碼為研究對象，根據動能定理可知：

其中F可以用小桶以及里面的細沙的重力來代替，x是紙帶上某兩點間的距，M為小車和凹槽內鉤碼的總質量， 和v為對應兩點的速度，因此需要測量的物理量為紙帶上某兩點間的距離x，小車和凹槽內鉤碼的總質量M，小桶及里面細沙的總質量m，但速度不是測量處理的，是計算出的結果，故CD正確AB錯誤。

故選CD。

(2)[2]雖然平衡小車受到的阻力，但是運動過程中小桶和里面的細沙的重力始終大于小車受到合外力，使合力做的總功總是大于兩點動能的差值，這符合實驗的實際情況。