Question

（8分）如圖， “驗證變力做功的動能定理”的實驗裝置放置在水平桌面上，兩塊磁鐵分別安裝于力傳感器和小車對應位置，且同性磁極相對，兩擋光片寬均為1cm。

（1）讓小車向力傳感器方向運動，擋光片a經過光電門傳感器時測得此時小車速度v₀，同時觸發力傳感器以及位移傳感器工作，磁力對小車做   功（選填“正”或“負”），擋光片b（a、b間距為5cm）經過光電門時再次測得此時小車的速度v_t，同時（實際有一定延時）觸發傳感器停止工作。

（2）計算機上顯示出F-s圖像，圖像中的       即為此過程變力做功W。
（3）某同學測得小車及車上傳感器、磁鐵等總質量m＝0.180kg，v₀＝0.341m/s，v_t＝0.301m/s，則小車動能的變化量ΔE_k＝       J（保留兩位有效數字），他選取如右圖所示的選擇區域后，計算機自動計算出變力做功W，發現W與ΔE_k相差較大，其主要原因是       。

Answer 1

（1）負 （2分）（2）圖線包圍的面積 （2分）（3）-0.0023 （2分） 選擇區域過大 （2分）

同性磁極相對，互相排斥，磁場力對小車做負功，F---s圖線與坐標軸包圍的面積大小表示變力做功的大小，小車動能的增加量ΔE_k=mv_t²/2-mv₀²/2="-0.0023" J,計算變力做功大小時應選擇圖線與坐標軸包圍的面積。