Question

【題目】“驗(yàn)證動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

(1)在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。該小車(chē)的加速度大小a＝_____m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2)平衡摩擦力后，拆去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。在木板上的B點(diǎn)固定一個(gè)光電計(jì)時(shí)器，小車(chē)上固定一遮光片，如圖丙所示。將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上，掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，并且每次都控制小車(chē)從A點(diǎn)靜止釋放。記錄每一次光電計(jì)時(shí)器的示數(shù)。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)取砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼、小車(chē)（及車(chē)上擋光片、砝碼）作為一個(gè)系統(tǒng)，即研究對(duì)象。那么，是否需要保證砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)及車(chē)中砝碼的總質(zhì)量？_______（選填“是”或“否”）；每次從小車(chē)上取走砝碼后，是否需要重新平衡摩擦力？_______（選填“是”或“否”）

(3)已知，每個(gè)砝碼質(zhì)量為m0，遮光片寬度為d，AB間距離為L，重力加速度為g；在某次實(shí)驗(yàn)中，光電計(jì)時(shí)器示數(shù)為,則小車(chē)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的速度可表示為__________；

(4)處理數(shù)據(jù)時(shí)，某同學(xué)將盤(pán)中砝碼的總重力記為F，并以F作為縱坐標(biāo)，作為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖，得到如圖丁所示的圖像。該圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是：____________________；已知圖線的縱截距為-b，斜率為k，那么，砝碼盤(pán)的質(zhì)量為_________；小車(chē)及遮光片的總質(zhì)量為________。

Answer 1

【答案】 （1）0.16； （2）否， 否 (3) (4)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力（F=0時(shí)，砝碼盤(pán)的重力依舊使系統(tǒng)加速運(yùn)動(dòng)）, ,

【解析】 (1)根據(jù)公式△x=at2，求解加速度，由于每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)點(diǎn)，則連續(xù)兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為t=0.1s，

△x=(3.683.52)×102m，代入可得加速度a=0.16m/s2。

（2）取砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼、小車(chē)作為研究對(duì)象，質(zhì)量為M，每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中改變拉力F時(shí)，M保持不變。要驗(yàn)證動(dòng)能定理：，即，只要研究F與的關(guān)系即可，不需要保證砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)及車(chē)中砝碼的總質(zhì)量；平衡摩擦力后，小車(chē)重力沿導(dǎo)軌向下的分力等于摩擦力，每次從小車(chē)上取走砝碼后，不需要重新平衡摩擦力。

（3）由于遮光片很窄，通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間很短，可以認(rèn)為遮光片勻速通過(guò)光電門(mén)，速度為。

（4）F為零時(shí)，砝碼盤(pán)的重力不為零，通過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度不為零，圖線不過(guò)原點(diǎn)；設(shè)砝碼盤(pán)的質(zhì)量為m，圖線的縱截距等于砝碼盤(pán)的重力，b=mg，m=b/g；根據(jù)上式，圖線的斜率

M=。