某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖1所示的裝置：水平軌道上安裝兩個(gè)光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線一端與力傳感器連接另一端跨過(guò)定滑輪掛上砝碼盤．實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持軌道水平，通過(guò)調(diào)整砝碼盤里砝碼的質(zhì)量讓小車做勻速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)平衡摩擦力．

①該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？
（回答“是”或“否”）
否
否
；
②實(shí)驗(yàn)需要用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光板的寬度l，如圖所示l=
5.50
5.50
mm；
③實(shí)驗(yàn)獲得以下測(cè)量數(shù)據(jù)：小車、傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，平衡摩擦力時(shí)砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m0，擋光板的寬度l，光電門1和光電門2的中心距離s，某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程：力傳感器的讀數(shù)F，小車通過(guò)光電門1和光電門2的擋光時(shí)間分別為t1、t2．小車通過(guò)光電門2后砝碼盤才落地．該實(shí)驗(yàn)需驗(yàn)證的表達(dá)式是
Fs=
1
2
M(
l
t2
)2-
1
2
M(
l
t1
)2
Fs=
1
2
M(
l
t2
)2-
1
2
M(
l
t1
)2
．
④若利用該實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證“牛頓第二定律”．控制小車的質(zhì)量不變，通過(guò)改變砝碼盤里砝碼的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，探究合外力和加速度的關(guān)系．下列圖象用力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，可以表示該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是
B
B


⑤若用該實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)多次改變小車的質(zhì)量探究質(zhì)量和加速度的關(guān)系，以下說(shuō)法正確的是
A
A

A、需要控制力傳感器的讀數(shù)F不變
B、需要控制砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量不變
C、需要控制小車所受的合外力不變，因此需要改變砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量，力傳感器的讀數(shù)F也會(huì)發(fā)生改變
D、以上說(shuō)法都不對(duì)．
分析：①該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
②游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．游標(biāo)的零刻度線超過(guò)主尺上的刻度數(shù)為主尺讀數(shù)，游標(biāo)讀數(shù)等于分度乘以對(duì)齊的根數(shù)．
③光電門測(cè)速度的原理是用平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗(yàn)證的關(guān)系式．
④由F=ma可知，保持m不變，a-F圖象為過(guò)原點(diǎn)的直線．
⑤該實(shí)驗(yàn)中變量比較多，因此在進(jìn)行探究時(shí)，采用“控制變量法”即先保持一個(gè)變量不變，看另外兩個(gè)變量之間的關(guān)系．
解答：解：①該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
故答案為：否．
②游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標(biāo)讀數(shù)等于0.05×10mm=0.50mm，所以最終讀數(shù)為：5mm+0.50mm=5.50mm．
故答案為：5.50．
③由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．
滑塊通過(guò)光電門1速度為：v1=
l
t1

滑塊通過(guò)光電門2速度為：v2=
l
t2

根據(jù)功能關(guān)系需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：(F-m0g)s=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1

即：(F-m0g)s=
1
2
M(
l
t2
)2-
1
2
M(
l
t1
)2．
故答案為：(F-m0g)s=
1
2
M(
l
t2
)2-
1
2
M(
l
t1
)2．．
④由于該實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)出了拉力F，因此不存在系統(tǒng)誤差，由F-m0g=Ma可知，當(dāng)M不變時(shí)，a-F圖象為不過(guò)原點(diǎn)的直線，與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為m0g，故ACD錯(cuò)誤，B正確．
故選：B．
⑤該實(shí)驗(yàn)采用了“控制變量法”，因此要探究質(zhì)量和加速度的關(guān)系，需要控制拉力F不變，根據(jù)牛頓第二定律可知，要控制F不變，當(dāng)改變小車的質(zhì)量的同時(shí)需要改變砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量，故BCD錯(cuò)誤，A正確．
故選：A．
點(diǎn)評(píng)：了解光電門測(cè)量瞬時(shí)速度的原理，實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對(duì)象和研究過(guò)程，對(duì)于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時(shí)明確實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的前提．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以如圖裝置中的滑塊為對(duì)象驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙、墊塊．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：
（1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有
天平
天平
、
刻度尺
刻度尺
．（兩個(gè)）
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊（質(zhì)量為M）受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量m應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是
m＜＜M
m＜＜M
，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m．讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1＜v2）．則對(duì)滑塊，本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用題中的字母表示）．
（4）要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)所用滑塊質(zhì)量為M，沙及沙桶總質(zhì)量為m，讓沙桶帶動(dòng)滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1＜v2）．則最終需驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
2
1
)
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
2
1
)
（用題中的字母表示）．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（2013?開封一模）某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源一臺(tái)、天平、刻度尺、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小桶和沙子若干．當(dāng)小車連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上小沙桶．
（1）某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：用天平稱量小車的質(zhì)量M和沙與桶的總質(zhì)量m．讓沙桶帶動(dòng)小車加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L，算出這兩點(diǎn)的速度v1與v2．
①本實(shí)驗(yàn)裝置圖1（準(zhǔn)備放開小車時(shí)刻）中有什么缺點(diǎn)或錯(cuò)誤？
細(xì)線與軌道平面應(yīng)該平行，初始時(shí)刻小車應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．
細(xì)線與軌道平面應(yīng)該平行，初始時(shí)刻小車應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．

②要完成本實(shí)驗(yàn)，還缺哪些重要實(shí)驗(yàn)步驟？
調(diào)節(jié)軌道的傾斜程度，使小車在無(wú)拉力時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)（或平衡摩擦力）
調(diào)節(jié)軌道的傾斜程度，使小車在無(wú)拉力時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)（或平衡摩擦力）

③本實(shí)驗(yàn)認(rèn)為小車所受合外力等于沙桶重力，則應(yīng)控制的實(shí)驗(yàn)條件是什么？
M＞＞m
M＞＞m

（2）在實(shí)驗(yàn)操作正確的前提下，若挑選的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2所示，已知    相鄰兩個(gè)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，從A點(diǎn)到B、C、D、E、F點(diǎn)的距離依次為s1、s2、s3、s4、s5（圖中未標(biāo)s3、s4、s5），則由此可求得紙帶上由B點(diǎn)到E點(diǎn)所對(duì)應(yīng)過(guò)程中，合外力對(duì)小車所做的功W=
mg（S4-S1）
mg（S4-S1）
；該小車動(dòng)能改變量的表達(dá)式為△EK=
M
8T2
[(S5-S3)2-
S
2
2
]
M
8T2
[(S5-S3)2-
S
2
2
]
（結(jié)果用題中已知物理量的符號(hào)表示）；若滿足
W≈△Ek
W≈△Ek
，則動(dòng)能定理得證．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究“滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)”他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖1所示的裝置，另外他們還找到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及所用的學(xué)生電源一臺(tái)、天平、刻度尺、導(dǎo)線、紙帶、鉤碼若干．

（1）小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：用天平稱量滑塊的質(zhì)量M=300g，將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上兩個(gè)鉤碼（每個(gè)鉤碼質(zhì)量為100g），調(diào)整滑輪高度使拉滑塊的細(xì)線與桌面平行，讓鉤碼拉動(dòng)滑塊由靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況．
實(shí)驗(yàn)紙帶的記錄如圖2所示，圖中前幾個(gè)點(diǎn)模糊，因此從A點(diǎn)開始每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，若電源頻率為50赫茲，則物體運(yùn)動(dòng)的加速度為
0.64
0.64
m/s2．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字），滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=
0.56
0.56
（重力加速度為g=10m/s2）．
（2）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議：①繩的質(zhì)量要輕
②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長(zhǎng)越好
③實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量保持拉動(dòng)滑塊的細(xì)線與桌面平行
④盡量保證鉤碼只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃
以上建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是
①③④
①③④
．（在答題卡上對(duì)應(yīng)區(qū)域填入選項(xiàng)前的編號(hào)）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2008?湛江二模）某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證動(dòng)能定理，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室已組裝了一套如圖1所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源一臺(tái)，天平、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、細(xì)沙若干．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)已完成了平衡摩擦力的操作．若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：
①還需要的實(shí)驗(yàn)器材
刻度尺
刻度尺
．
②在沙桶中放適量的沙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且已知滑塊的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m（M遠(yuǎn)大于m），若挑選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2所示，相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，從A點(diǎn)到B、C、D、E、F點(diǎn)的距離依次為S1、S2、S3、S4、S5（圖中未標(biāo)出S3、S4、S5），則由此可求得紙帶上由B點(diǎn)到E點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的過(guò)程中，滑塊合力所做的功約為W=
mg（s4-s3）
mg（s4-s3）
； 該滑塊動(dòng)能改變量的表達(dá)式為△Ek=
1
2
M((
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2)
1
2
M((
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2)
．（結(jié)果用題中已知物理量的字母表示） 

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（2007?佛山二模）某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源一臺(tái)，導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、細(xì)沙若干．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：
（1）還需要補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)器材是
天平；刻度尺；小木塊
天平；刻度尺；小木塊
．
（2）某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m．在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L，算出這兩點(diǎn)的速度v1與v2．要完成本實(shí)驗(yàn)，還缺哪些實(shí)驗(yàn)步驟或應(yīng)控制的實(shí)驗(yàn)條件？若用如上的字母代表實(shí)驗(yàn)中測(cè)量到的物理量，寫出本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式．
（3）若挑選的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如下，且已知滑塊的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，從A點(diǎn)到B、C、D、E、F點(diǎn)的距離依次為S1、S2、S3、S4、S5（圖中未標(biāo)出S3、S4、S5），則由此可求得紙帶上由B點(diǎn)到E點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的過(guò)程中，沙和沙桶的重力所做的功W=
mg（s4-s1）
mg（s4-s1）
；該滑塊動(dòng)能改變量的表達(dá)式為△EK=
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
．（結(jié)果用題中已知物理量的字母表示）

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