Question

【題目】某興趣小組利用圖甲所示實驗裝置，驗證“合外力做功和動能變化的關系”。小車及車中砝碼的質量為M，沙桶和沙的質量為m。

（1）在實驗中，下列說法正確的有 （填序號）

A．應先釋放小車，再接通電源

B．細線應與木板平行

C．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力

D．在小車運動過程中，對于M、m組成的系統，細線的拉力即為做功的合外力

（2）圖乙是某次實驗時得到的一條紙帶，O點為由靜止開始釋放小車時紙帶上打出的第一個點。相鄰兩個計數點之間的時間間隔為T。若用O、D兩點來研究合外力做功和動能變化的關系，需要驗證的關系式是： 。（用所測量物理量的符號表示）

（3）用B、F間的數據求小車的加速度，加速度a= 。

（4）若本實驗的研究對象為小車，則還需滿足條件是 。

（5）本實驗裝置還可用于 實驗。（說出一個實驗名稱即可）

Answer 1

【答案】（1）BC

（2）

（3）

（4）

（5）探究小車的速度隨時間的變化規律；探究加速度與合外力和質量的關系；驗證機械能守恒定律等等

【解析】

試題分析：（1）應先接通電源待打點穩定后在釋放小車，故A錯誤；應調節長木板末端定滑輪高度使細線與長木板平行，保證小車所受的合力等于細線的拉力，故B正確；實驗開始前已經平衡了摩擦力，故每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力，故C正確；對于M、m組成的系統，m的重力才是做功的合外力，故D錯誤。所以BC正確，AD錯誤。

（2）根據勻變速直線運動規律，D點的瞬時速度等于CE之間的平均速度，所以,從O到D之間合外力做功：，動能的增加量：,故需要驗證的是：。

（3）根據勻變速直線運動規律,可得：

（4）若研究對象為小車，以整體為研究對象，根據牛頓第二定律有：mg=（m+M）a，解得： ，以M為研究對象，得繩子的拉力為： ,顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，故需滿足．

（5）本實驗還可以探究小車的速度隨時間的變化規律；探究加速度與合外力和質量的關系；驗證機械能守恒定律等等。