Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用如題圖甲所示的裝置探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系，他們將寬度為d的擋光片固定在小車(chē)上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與砝碼盤(pán)相連，在水平桌面上的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)光電門(mén)，記錄小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的遮光時(shí)間，小車(chē)中可以放置砝碼。

（1）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①將木板略微傾斜以平衡摩擦力，使得細(xì)線拉力做的功等于合力對(duì)小車(chē)做的功。

②將小車(chē)停在C點(diǎn)，在砝碼盤(pán)中放上砝碼，小車(chē)在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄此時(shí)小車(chē)、小車(chē)中砝碼和擋光片的質(zhì)量之和為M，砝碼盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量為m，小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的遮光時(shí)間分別為t1、t2，則小車(chē)通過(guò)A、B過(guò)程中動(dòng)能的變化量ΔE=_______（用字母M、t1、t2、d表示）。

③在小車(chē)中增減砝碼或在砝碼盤(pán)中增減砝碼，重復(fù)②的操作。

④用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d

（2）下表是他們測(cè)得的多組數(shù)據(jù)，其中M是小車(chē)、小車(chē)中砝碼和擋光片的質(zhì)量之和，|v－v|是兩個(gè)速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE，取繩上拉力F大小近似等于砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總重力，W是F在A、B間所做的功。表格中ΔE3＝_______，W3＝__________（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

次數(shù)	/kg	|v-v|/（m/s）2	ΔE/J	F/N	W/J
1	1．000	0．380	0．190	0．400	0．200
2	1．000	0．826	0．413	0．840	0．420
3	1．000	0．996	ΔE3	1．010	W3
4	2．000	1．20	1．20	2．420	1．21
5	2．000	1．42	1．42	2．860	1．43

（3）若在本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有平衡摩擦力，假設(shè)小車(chē)與水平長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。利用上面的實(shí)驗(yàn)器材完成如下操作：保證小車(chē)質(zhì)量不變，改變砝碼盤(pán)中砝碼的數(shù)量（取繩上拉力近似為砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總重力），測(cè)得多組m、、的數(shù)據(jù)，并得到m與的關(guān)系圖像，如圖乙所示。已知圖像在縱軸上的截距為b，直線PQ的斜率為k，A、B兩點(diǎn)的距離為s，擋光片的寬度為d，則=_______（用字母b、d、s、k、g表示）。

Answer 1

【答案】（1）；（2），；（3）

【解析】

（1）由W=Fs，可得A、B間的距離s=0.5 m，則W3=1.010×0.5=0.505(J)。（2）小車(chē)受到的拉力F0=F–f=mg–μMg，小車(chē)的位移是s，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有2s=，可得m=[]+μM，故k=，b=μM，解得μ=；當(dāng)砝碼盤(pán)中砝碼的數(shù)量增加使繩上拉力不能近似為砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總重力時(shí)，圖線就會(huì)彎曲。