Question

【題目】某興趣小組用如題1圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。

(1)有兩種工作頻率均為50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供實(shí)驗(yàn)選用：

A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

B.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

為使紙帶在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力較小，應(yīng)選擇_______（選填“A”或“B”）。

(2)保持長(zhǎng)木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔。實(shí)驗(yàn)中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運(yùn)動(dòng)。同學(xué)甲認(rèn)為此時(shí)摩擦力的影響已得到消除。同學(xué)乙認(rèn)為還應(yīng)從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)�？捶ㄕ�確的同學(xué)是_____（選填“甲”或“乙”）。

(3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，松開小車，小車運(yùn)動(dòng)。紙帶被打出一系列點(diǎn)，其中的一段如圖所示。紙帶上P點(diǎn)的速度vP=______m/s。（保留三位有效數(shù)字）

(4)測(cè)出小車的質(zhì)量為M，再測(cè)出紙帶上起點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為L。小車動(dòng)能的變化量可用ΔEk=算出。砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g；實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量應(yīng)______（選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“接近”）砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量，小車所受合力做的功可用W=mgL算出。多次測(cè)量，若W與ΔEk均基本相等則驗(yàn)證了動(dòng)能定理。

Answer 1

【答案】B 乙 2.58 遠(yuǎn)大于

【解析】

(1)[1]電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是通過機(jī)械振動(dòng)打點(diǎn)的，而電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是通過電火花來打點(diǎn)，用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能使紙帶在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力較小，故A錯(cuò)誤，B正確；

(2)[2]同學(xué)乙的做法正確。只有讓小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)才能夠判斷摩擦力與沙子和盤的重力大小相等，才能夠消除摩擦力的影響。對(duì)于甲同學(xué)，小車開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，沙子和盤的重力等于最大靜摩擦力，而最大靜摩擦力要略大于滑動(dòng)摩擦力。

(3)[3]根據(jù)紙帶可知，P點(diǎn)的速度

(4)[4]對(duì)于砝碼、砝碼盤和沙子，根據(jù)牛頓第二定律

Mg-F=ma

對(duì)小車由牛頓第二定律

聯(lián)立可得

只有當(dāng)小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砝碼、砝碼盤和沙子總質(zhì)量m時(shí)，繩子的拉力F才近似等于砝碼、砝碼盤和沙子中重力mg。