Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系，他們將寬度為d的擋光片固定在小車上用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與砝碼盤相連，在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)光電門，記錄小車通過A、B時(shí)的遮光時(shí)間，小車中可以放置砝碼。

(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①將小車停在C點(diǎn)，在砝碼盤中放上砝碼，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄此時(shí)小車及小車中砝碼的質(zhì)量之和為M，砝碼盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m，小車通過A、B時(shí)的遮光時(shí)間分別為t1、t2，則小車通過A、B過程中動(dòng)能的變化量△E=_________(用字母M、t1、t2、d表示)。

②在小車中增減砝碼或在砝碼盤中增減砝碼，重復(fù)①的操作。

⑤如圖所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d=________cm。

(2)下表是他們測(cè)得的多組數(shù)據(jù)，其中M是小車及小車中砝碼質(zhì)量之和，|v22－v12|是兩個(gè)速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量△E，F(xiàn)是砝碼盤及盤中砝碼的總重力，W是F在A、B間所做的功表格中△E3=_________，W3=_________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(3)若在本實(shí)驗(yàn)中沒有平衡摩擦力，假設(shè)小車與水平長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。利用上面的實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)，保證小車質(zhì)量不變，改變砝碼盤中砝碼的數(shù)量(取繩子拉力近似為砝碼盤及盤中砝碼的總重力)，測(cè)得多組m、t1、t2的數(shù)據(jù)，并得到m與()2－()2的關(guān)系圖像如圖。已知圖像在縱軸上的截距為b，直線PQ的斜率為k，A、B兩點(diǎn)的距離為s，擋光片的寬度為d，求解μ=_________(用字母b、d、s、k、g表示)

Answer 1

【答案】 （1） ； 0.550cm； （2）0.600J； 0.610J； （3）

【解析】（1）①小車通過A時(shí)的速度為： ，小車通過B時(shí)的速度為： ，則小車通過A、B過程中動(dòng)能的變化量為：△E＝

③游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d=0.5cm+0.05mm×10=0.550cm。

（2）由各組數(shù)據(jù)可見規(guī)律，有：

觀察F-W數(shù)據(jù)規(guī)律可得數(shù)值上有：W3=

（3）由題意，小車受到的拉力是：F=（mg-f），小車的位移是s，設(shè)小車的質(zhì)量是M，小車動(dòng)能的變化是：
根據(jù)做功與動(dòng)能變化的關(guān)系可得：（mg-f）s=

所以得：mg-f=

所以圖線的坐標(biāo)軸的截距表示摩擦力f，即：f=b，圖線的斜率：k=
由摩擦力的公式得： ．