Question

11．實驗小組的同學用如圖1所示的裝置研究小物塊的勻變速直線運動．一端附有定滑輪的足夠長木板固定在水平桌面上，不可伸長的輕質細繩一端與放在水平桌面上的小物塊相連接，另一端繞過定滑輪掛上適當的重物．小物塊運動過程中先后經過光電門A和光電門B，不計滑輪摩擦及滑輪質量．

①實驗開始時，他們先調節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小物塊的細繩與木板平行．這樣做的目的是B（填選項前字母）
A．保證小物塊做勻速直線運動
B．保證小物塊在運動過程中細繩的拉力不變
C．保證小物塊在運動過程中不受摩擦力作用
②符已知安裝在小物塊上的遮光片的寬度為d，小物塊運動過程中遮光片遮光時間為△t，則小物塊經過光電門時的平均速度為$\frac5spv0f9{△t}$，若d極小，這個平均速度可以認為就是小物塊運動到光電門位置時的瞬時速度．
③當懸掛質量為m₁的重物1時，重物落地前小物塊先后經過兩個光電門所用時間相等，因此可以判斷重物所受重力大小等于（選填“大于”、“等于”或“小于”）小物塊所受摩擦力的大�。�
④當懸掛質量為m₂（m₂＞m₁）的重物2時，為了測得小物塊在運動過程中多個位置的速度，又利用頻閃照相技術記錄了小物塊在運動過程中不同時刻的位置．如圖2所示，測出3個連續(xù)位置間的距離依次為x₁、x₂．已知拍攝時閃光頻率為f．小物塊運動到P點時速度的大小為$\frac{（{x}_{1}+{x}_{2}）f}{2}$．
⑤根據測得數據畫出的小物塊速度隨時間變化的圖象如圖3所示．圖中v₁、t₁、t₂、重物1的質量m₁、重物2的質量m₂、重力加速度g均為已知，小物塊的質量M為未知．已知重物落地后未反彈，忽略空氣阻力的影響，分析可知，下列結論正確的是BCD．（填選項前字母）
A．重物落地前下落高度為$\frac{{v}_{1}{t}_{2}}{2}$
B．重物落地后小物塊移動距離為$\frac{{v}_{1}（{t}_{2}-{t}_{1}）}{2}$
C．小物塊與水平桌面間的動摩擦因數為$\frac{{v}_{1}}{（{t}_{2}-{t}_{1}）g}$
D．小物塊的質量為$\frac{{m}_{1}g（{t}_{2}-{t}_{1}）}{{v}_{1}}$
E．小物塊的最大動能為$\frac{（{m}_{2}-{m}_{1}）g{v}_{1}{t}_{1}}{2}$．

Answer 1

分析 ①根據實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材，牽引小車的細繩與木板平行．這樣做的目的是可在平衡摩擦力后使用細繩拉力等于小車受的合力．
②根據瞬時速度與平均速度的關系進行分析；
③對小車進行受力分析，根據平衡關系分析；
④根據平均速度公式表示中間時刻的速度進行分析求解；
⑤根據牛頓第二定律以及圖象的性質進行分析，由圖象的斜率可求得加速度，根據牛頓第二定律即可求得物體的質量．

解答 解：①使牽引小車的細繩與木板平行．這樣做的目的是可在平衡摩擦力后使用細繩拉力等于小車受的合力．
故選：B．
②若d很小時，則可以認為平均速度可表示對應過程的瞬時速度；
③當懸掛質量為m₁的重物1時，重物落地前小物塊先后經過兩個光電門所用時間相等，則說明小物體做勻速運動，根據平衡條件可知，可以判斷重物所受重力大��；
④根據平均速度公式可知，v=$\frac{x}{2T}$=$\frac{（{x}_{1}+{x}_{2}）f}{2}$；
⑤A、圖象的面積表示位移，則可知，x=$\frac{{v}_{1}（{t}_{2}-{t}_{1}）}{2}$； 故A錯誤，B正確；
C、根據牛頓第二定律可知，a=μg；由圖象可知a=$\frac{{v}_{1}}{{t}_{2}-{t}_{1}}$，聯立解得：μ=$\frac{{v}_{1}}{（{t}_{2}-{t}_{1}）g}$；故C正確；
D、當懸掛重物1時，根據平衡條件可知m₁g=μMg； 解得：M=$\frac{{m}_{1}g（{t}_{2}-{t}_{1}）}{{v}_{1}}$；故D正確；
E、小物塊的最大動能為：E_k=$\frac{1}{2}$Mv₁²=m₁gv₁（t₂-t₁）；故E錯誤；
故選：BCD；
故答案為：①B； ②瞬時速度；③等于；④$\frac{（{x}_{1}+{x}_{2}）f}{2}$；⑤BCD．

點評 本題綜合考查了測量物體的速度實驗、牛頓第二定律等，要注意正確分析題意，明確實驗原理，并能根據所學物理規(guī)律進行分析求解．