Question

【題目】某實驗小組探究合外力做功和動能變化的關系，他們將寬度一定的擋光片固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與砝碼盤相連，在水平桌面上的A、B兩點各安裝一個光電門，記錄小車通過A、B位置時的遮光時間，小車中可以放置砝碼．

（1）實驗主要步驟如下：

①實驗前應將木板左端略微抬高，使小車通過兩光電門的遮光時間相等，這樣做的目的是 _________；

②用長度測量工具游標卡尺測量擋光片寬度為d，再用刻度尺量得A、B之間的距離為L；

③將小車停在C點，在砝碼盤中放上砝碼，小車在細線拉動下運動，記錄此時小車（含擋光片及車中砝碼）的質量為M，砝碼盤和盤中砝碼的總質量為m，小車通過A、B的遮光時間分別為t1、t2，已知重力加速度為g，則可以得到A至B過程中小車的合外力做功為 ______ ，小車的動能變化量為 ______ （用相應的字母m、M、t1、t2、L、d表示）；

④在小車中增減砝碼或在砝碼盤中增減砝碼，重復③的操作．

（2）為了實驗能達到預期效果，步驟③中M、m應滿足的條件是 ______ ．

Answer 1

【答案】 平衡摩擦力 mgL M遠大于m

【解析】（1）小車通過兩光電門的時間相等，小車做勻速運動，所以是為了平衡摩擦力；（2）小車受合外力等于繩上拉力，拉力近似等于mg，所以合外力做功為W=mgL；（3）小車動能的變化為；（4）為使繩上拉力近似等于砝碼的重力，需滿足M遠大于m