Question

11．實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖1所示的裝置研究小物塊的勻變速直線運(yùn)動(dòng)．一端附有定滑輪的足夠長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩一端與放在水平桌面上的小物塊相連接，另一端繞過(guò)定滑輪掛上適當(dāng)?shù)闹匚铮�小物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先后經(jīng)過(guò)光電門(mén)A和光電門(mén)B，不計(jì)滑輪摩擦及滑輪質(zhì)量．

①實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，他們先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳�小物塊的細(xì)繩與木板平行．這樣做的目的是B（填選項(xiàng)前字母）
A．保證小物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B．保證小物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中細(xì)繩的拉力不變
C．保證小物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受摩擦力作用
②符已知安裝在小物塊上的遮光片的寬度為d，小物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遮光片遮光時(shí)間為△t，則小物塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的平均速度為$\frac1111616{△t}$，若d極小，這個(gè)平均速度可以認(rèn)為就是小物塊運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)位置時(shí)的瞬時(shí)速度．
③當(dāng)懸掛質(zhì)量為m₁的重物1時(shí)，重物落地前小物塊先后經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)所用時(shí)間相等，因此可以判斷重物所受重力大小等于（選填“大于”、“等于”或“小于”）小物塊所受摩擦力的大�。�
④當(dāng)懸掛質(zhì)量為m₂（m₂＞m₁）的重物2時(shí)，為了測(cè)得小物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中多個(gè)位置的速度，又利用頻閃照相技術(shù)記錄了小物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不同時(shí)刻的位置．如圖2所示，測(cè)出3個(gè)連續(xù)位置間的距離依次為x₁、x₂．已知拍攝時(shí)閃光頻率為f．小物塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度的大小為$\frac{（{x}_{1}+{x}_{2}）f}{2}$．
⑤根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)畫(huà)出的小物塊速度隨時(shí)間變化的圖象如圖3所示．圖中v₁、t₁、t₂、重物1的質(zhì)量m₁、重物2的質(zhì)量m₂、重力加速度g均為已知，小物塊的質(zhì)量M為未知．已知重物落地后未反彈，忽略空氣阻力的影響，分析可知，下列結(jié)論正確的是BCD．（填選項(xiàng)前字母）
A．重物落地前下落高度為$\frac{{v}_{1}{t}_{2}}{2}$
B．重物落地后小物塊移動(dòng)距離為$\frac{{v}_{1}（{t}_{2}-{t}_{1}）}{2}$
C．小物塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為$\frac{{v}_{1}}{（{t}_{2}-{t}_{1}）g}$
D．小物塊的質(zhì)量為$\frac{{m}_{1}g（{t}_{2}-{t}_{1}）}{{v}_{1}}$
E．小物塊的最大動(dòng)能為$\frac{（{m}_{2}-{m}_{1}）g{v}_{1}{t}_{1}}{2}$．

Answer 1

分析 ①根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材，牽引小車(chē)的細(xì)繩與木板平行．這樣做的目的是可在平衡摩擦力后使用細(xì)繩拉力等于小車(chē)受的合力．
②根據(jù)瞬時(shí)速度與平均速度的關(guān)系進(jìn)行分析；
③對(duì)小車(chē)進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡關(guān)系分析；
④根據(jù)平均速度公式表示中間時(shí)刻的速度進(jìn)行分析求解；
⑤根據(jù)牛頓第二定律以及圖象的性質(zhì)進(jìn)行分析，由圖象的斜率可求得加速度，根據(jù)牛頓第二定律即可求得物體的質(zhì)量．

解答 解：①使?fàn)恳�小�?chē)的細(xì)繩與木板平行．這樣做的目的是可在平衡摩擦力后使用細(xì)繩拉力等于小車(chē)受的合力．
故選：B．
②若d很小時(shí)，則可以認(rèn)為平均速度可表示對(duì)應(yīng)過(guò)程的瞬時(shí)速度；
③當(dāng)懸掛質(zhì)量為m₁的重物1時(shí)，重物落地前小物塊先后經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)所用時(shí)間相等，則說(shuō)明小物體做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件可知，可以判斷重物所受重力大小；
④根據(jù)平均速度公式可知，v=$\frac{x}{2T}$=$\frac{（{x}_{1}+{x}_{2}）f}{2}$；
⑤A、圖象的面積表示位移，則可知，x=$\frac{{v}_{1}（{t}_{2}-{t}_{1}）}{2}$； 故A錯(cuò)誤，B正確；
C、根據(jù)牛頓第二定律可知，a=μg；由圖象可知a=$\frac{{v}_{1}}{{t}_{2}-{t}_{1}}$，聯(lián)立解得：μ=$\frac{{v}_{1}}{（{t}_{2}-{t}_{1}）g}$；故C正確；
D、當(dāng)懸掛重物1時(shí)，根據(jù)平衡條件可知m₁g=μMg； 解得：M=$\frac{{m}_{1}g（{t}_{2}-{t}_{1}）}{{v}_{1}}$；故D正確；
E、小物塊的最大動(dòng)能為：E_k=$\frac{1}{2}$Mv₁²=m₁gv₁（t₂-t₁）；故E錯(cuò)誤；
故選：BCD；
故答案為：①B； ②瞬時(shí)速度；③等于；④$\frac{（{x}_{1}+{x}_{2}）f}{2}$；⑤BCD．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了測(cè)量物體的速度實(shí)驗(yàn)、牛頓第二定律等，要注意正確分析題意，明確實(shí)驗(yàn)原理，并能根據(jù)所學(xué)物理規(guī)律進(jìn)行分析求解．