Question

【題目】小宇同學(xué)利用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理，遮光條的寬度d為圖乙中的游標(biāo)卡尺（游標(biāo)有十個(gè)分度）所示，其中托盤的質(zhì)量為m=10g，每個(gè)砝碼的質(zhì)量均為m=10g，小車和遮光條以及傳感器的總質(zhì)量為M=100g，忽略繩子與滑輪之間的摩擦。小宇做了如下的操作：

①滑塊上不連接細(xì)繩，將長(zhǎng)木板的右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力；

②取5個(gè)砝碼放在小車上，讓小車由靜止釋放，傳感器的示數(shù)為F，記錄遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間為Δt；

③測(cè)出遮光條距離光電門的間距為s，如圖丙所示；

④從小車上取一個(gè)砝碼放在托盤上，并將小車由同一位置釋放，重復(fù)②，直到將砝碼全部放在托盤中；

由以上操作分析下列問(wèn)題：

(1)遮光條的寬度d為________mm，遮光條到光電門的間距s為___________m；

(2)用以上的字母表示遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度的表達(dá)式為_____________________；

(3)在②過(guò)程中細(xì)繩的拉力所做的功為________，所對(duì)應(yīng)動(dòng)能的變化量為____________；（用字母表示）

(4)在上述過(guò)程中如果將托盤及盤中砝碼的總重力計(jì)為F′，則F′所做的功為________，所對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)能的變化量為______________________；（用字母表示）

(5)如果以F′為縱軸，Δt的______________為橫軸，該圖線為直線，由題中的條件求出圖線的斜率k，其大小為_____________________（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】12.0 1.44 Fs F′s 倒數(shù)的二次方 7.9×10－6~8.1×10－6

【解析】

(1)[1]該游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為

12mm+0×0.1mm=12.0mm

[2]刻度尺要估讀，讀數(shù)為s=1.44m。

(2)[3]當(dāng)時(shí)間間隔比較小時(shí)，平均速度約等于某一位置或某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度，故由平均速度公式可得，經(jīng)過(guò)光電門位置的速度

(3)[4][5]傳感器的示數(shù)為細(xì)繩的拉力，則其做功為Fs，所對(duì)應(yīng)動(dòng)能的變化量為

(4)[6][7]F′所做的功為F′s，所對(duì)應(yīng)動(dòng)能的變化量為

(5)[8][9]由動(dòng)能定理

整理得

圖像為直線的條件是橫坐標(biāo)為Δt倒數(shù)的二次方，該圖線的斜率為

代入數(shù)據(jù)得

k=8.0×10－6