Question

10．某興趣小組利用如圖8所示的裝置來(lái)“探究合外力的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”．他們通過(guò)改變光電門(mén)的位置和懸掛物的質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，采集多組數(shù)據(jù)．已知將此裝置平衡摩擦后，小車(chē)總是由同一位置自由釋放，小車(chē)上方固定一寬度為d的擋光板．
①下列關(guān)于操作中的說(shuō)法，正確的是BCD．
A．調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標(biāo)志是：懸掛物連帶小車(chē)在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，使懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，就可以近似認(rèn)為懸掛物的重力等于小車(chē)所受拉力
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，務(wù)必先接通光電門(mén)，待其正常工作后，再釋放小車(chē)
D．多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要讓小車(chē)由靜止釋放
②本小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中有不同操作和數(shù)據(jù)處理方式，你認(rèn)為合理的說(shuō)法是BD．
A．甲同學(xué)把小車(chē)的末速度（v）作為橫坐標(biāo)，拉力對(duì)小車(chē)做的功（W）作為縱坐標(biāo)，人為畫(huà)出該圖線后再分析得出結(jié)論
B．乙同學(xué)保持懸掛物的質(zhì)量不變，以小車(chē)的位移（x）作為縱坐標(biāo)，以小車(chē)的末速度的平方（v²）作為橫坐標(biāo)，人為作出圖線后能得出結(jié)論
C．丙同學(xué)保持小車(chē)的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量（m′）為縱坐標(biāo)，以小車(chē)的末速度的倒數(shù)（$\frac{1}{v}$）作為橫坐標(biāo)，人為作出圖線后能得出結(jié)論
D．丁同學(xué)保持小車(chē)的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量（m′）為縱坐標(biāo)，以小車(chē)和懸掛物的獲得的總動(dòng)能$\frac{1}{2}$（m+m′v²）作為橫坐標(biāo)，人為作出圖線后能得出結(jié)論
③戊同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．他把小車(chē)和懸掛物作為研究對(duì)象，懸掛物的重力作為合力，計(jì)算出的結(jié)果始終是：懸掛物重力做的功小于小車(chē)和懸掛物整體動(dòng)能的增量，即沒(méi)能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，你認(rèn)為導(dǎo)致此結(jié)果的主要原因是小車(chē)前端到光電門(mén)的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車(chē)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過(guò)光電門(mén)的感光點(diǎn)獲得瞬時(shí)速度的位移．

Answer 1

分析 ①根據(jù)平衡摩擦力的原理可知，平衡摩擦力時(shí)不能掛重物，只有當(dāng)懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，才能用重力的重力代替繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通光電門(mén)，再釋放小車(chē)；
②分別對(duì)小車(chē)和小車(chē)、重物組成的系統(tǒng)，應(yīng)用動(dòng)能定理列式分析，作圖時(shí)要作直線圖象，只有過(guò)原點(diǎn)的直線圖象才能得出成正比的關(guān)系；
③實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車(chē)前端到光電門(mén)的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車(chē)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過(guò)光電門(mén)的感光點(diǎn)的位移，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：①A、調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標(biāo)志是：小車(chē)在不懸掛重物的情況下，在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、為了使輕繩的拉力可以近似認(rèn)為等于重物的重力，則要求懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通光電門(mén)，待其正常工作后，再釋放小車(chē)，故C正確；
D、多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，要讓小車(chē)由靜止釋放，則否不能求出動(dòng)能的變化量，故D正確．
故選：BCD
②A、對(duì)小車(chē)，根據(jù)動(dòng)能定理得：W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，應(yīng)把小車(chē)的末速度的平方（v²）作為橫坐標(biāo)，拉力對(duì)小車(chē)做的功（W）作為縱坐標(biāo)，作出的圖象為直線，進(jìn)而分析得出結(jié)論，故A錯(cuò)誤；
B、對(duì)小車(chē)和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}$（m+m′）v²，保持懸掛物的質(zhì)量不變，應(yīng)以小車(chē)的位移（x）作為縱坐標(biāo)，以小車(chē)的末速度的平方（v²）作為橫坐標(biāo)，作出的圖象為直線，進(jìn)而分析得出結(jié)論，故B正確；
C、對(duì)小車(chē)和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動(dòng)能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}$（m+m′）v²，保持小車(chē)的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量（m′）為縱坐標(biāo)，以小車(chē)和懸掛物的獲得的總動(dòng)能$\frac{1}{2}$（m+m′）v²作為橫坐標(biāo)，作出的圖象為直線，進(jìn)而分析得出結(jié)論，故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：BD
③由于小車(chē)前端到光電門(mén)的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車(chē)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過(guò)光電門(mén)的感光點(diǎn)獲得瞬時(shí)速度的位移，所以懸掛物重力做的功小于小車(chē)和懸掛物整體動(dòng)能的增量．
故答案為：①BCD；②BD；③小車(chē)前端到光電門(mén)的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車(chē)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過(guò)光電門(mén)的感光點(diǎn)獲得瞬時(shí)速度的位移．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，知道實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先平衡摩擦力，明確只有當(dāng)懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，才能用重力的重力代替繩子的拉力，難度適中．