Question

17．實驗裝置如圖所示，此外還準備了刻度尺天平（包括砝碼）等．
利用此裝置可以做“研究勻變速直線運動”實驗和“研究加速度、力與質(zhì)量的關系”實驗，還可以做“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗．
①下列說法正確的是C．（填選項前字母）
A．上述三個實驗都必須平衡摩擦力
B．在實驗需要平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細線掛在小車上
C．在實驗開始前，先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行
D．為減小系統(tǒng)誤差，上述三個實驗的應該使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量
②如圖是實驗中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計數(shù)點，已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，則打B點時小車的瞬時速度大小為0.653m/s（保留三維有效數(shù)字）
③“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗中，某同學將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功，經(jīng)多次試驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些，這一情況可能是下列哪些原因造成的CD（填選項前字母）
A．在接通電源的同時釋放了小車
B．小車釋放時離打點計時器太近
C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分子平衡掉
D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細繩拉力．

Answer 1

分析 本題①的關鍵是明確平衡摩擦力的目的是為使繩子對小車的拉力等于小車受到的合力；平衡摩擦力時不能將鉤碼掛上；滿足鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，繩子拉力才近似等于鉤碼的重力；題②根據(jù)瞬時速度等于平均速度來求解；題③關鍵是從功能關系角度分析即可求解．

解答 解：①A、“研究勻變速直線運動實驗”求加速度時，不需要平衡摩擦力，因為有無摩擦力都是勻變速直線運動，也不需要使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量，“研究加速度、力與質(zhì)量的關系”實驗和“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗需要平衡摩擦力，因為只有這樣才能使繩子對小車拉力為合力，所以A錯誤；
B、平衡摩擦力時要將紙帶、打點計時器、小車等連接好，但不要通電和掛鉤碼，所以B錯誤；
C、在實驗開始前，先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行，只有這樣才能使繩子拉力等于小車受到的合力，所以C正確；
D、上述實驗中，只有“研究加速度、力與質(zhì)量的關系”實驗才要求鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量而不是遠大于小車質(zhì)量，所以D錯誤．
故選：C
 ②根據(jù)${v}_{\frac{t}{2}}^{\;}=\frac{x}{t}$可得，${v}_{B}^{\;}$=$\frac{{x}_{AC}^{\;}}{2t}$=$\frac{（18.59-5.53）×0.01}{2×（5×0.02）}$m/s=0.653m/s；
 ③某同學將鉤碼重力做的功當做細繩拉力做的功，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些，從功能關系看出原因可能是：該實驗一定有轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的，即試驗中有摩擦力沒有被平衡掉；還有該實驗要求，只有當小車的質(zhì)量遠大于砝碼的質(zhì)量時，小車的拉力才近似等于鉤碼的重力，否則，小車拉力應小于鉤碼的重力，而與A、B選項情況無關，選項AB錯誤、CD正確．
故選：CD．
故答案為：①C；②0.653；③CD

點評 應明確：①實驗需要平衡摩擦力的目的是繩子拉力等于合力，平衡摩擦力時，不能掛上鉤碼，但應將紙帶與打點計時器連接好；②使鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的目的是繩子拉力近似等于鉤碼的重力，否則應小于鉤碼的重力．