Question

【題目】用圖甲所示的裝置來探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系．木板上固定兩個(gè)完全相同的遮光條A、B，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將木板通過兩個(gè)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)C相連，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上，軌道放在水平桌面上，P為小桶（內(nèi)有沙子），滑輪質(zhì)量、摩擦不計(jì)，重力加速度為g．

(1)實(shí)驗(yàn)中軌道應(yīng)傾斜一定角度，對(duì)此下列說法正確的是__________．

A．為了釋放木板后，木板在細(xì)線拉動(dòng)下能勻速下滑

B．為了增大木板下滑的加速度，提高實(shí)驗(yàn)精度

C．盡量保證細(xì)線拉力對(duì)木板做的功等于木板所受合力對(duì)木板做的功

D．使木板在未施加拉力時(shí)能勻速下滑

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條的寬度，示數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度d=__________mm.

(3)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①測(cè)量木板、遮光條的總質(zhì)量M，測(cè)量?jī)烧诠鈼l間的距離L；按甲圖正確安裝器材．

②將木板左端與軌道左端對(duì)齊，靜止釋放木板，木板在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F及遮光條B、A先后經(jīng)過光電門的時(shí)間t1、t2．則遮光條B、A通過光電門的過程中木板動(dòng)能的變化量＝__________，合外力對(duì)木板做功W＝__________，（均用字母M、t1、t2、d、L、F表示）．

③在小桶中增加沙子，重復(fù)②的操作．

④比較W、的大小，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

(4)若在本實(shí)驗(yàn)中軌道水平放置，其它條件和實(shí)驗(yàn)步驟不變，假設(shè)木板與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．測(cè)得多組F、t1、t2的數(shù)據(jù)，并得到F與的關(guān)系圖像如圖丙所示．已知圖像在縱軸上的截距為b，直線的斜率為k，求解μ＝___________（用字母b、d、L、k、g表示）．

Answer 1

【答案】 (1)CD (2)1.080（1.079-1.081） (3)； FL (4)

【解析】(1) 為了使繩子拉力充當(dāng)合力，即細(xì)線拉力做的功等于合力對(duì)小車做的功應(yīng)先平衡摩擦力，摩擦力平衡掉的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)即：可使得小車在未施加拉力時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故CD正確；

(2) 螺旋測(cè)微器固定刻度為1mm，可動(dòng)刻度為，所以螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為1.080mm；

(3) 小車通過A時(shí)的速度：

小車通過B時(shí)的速度：

則小車通過A、B過程中動(dòng)能的變化量

拉力所做的功W=FL；

(4) 由題意，小車受到的拉力是：F=（mg-f），小車的位移是L，設(shè)小車的質(zhì)量是M，小車動(dòng)能的變化是：

根據(jù)做功與動(dòng)能變化的關(guān)系可得：

所以得：

所以，圖線的坐標(biāo)軸的截距表示摩擦力f，即：f=b；圖線的斜率：

由摩擦力的公式得：。

點(diǎn)晴：小車在鉤碼的作用下拖動(dòng)紙帶在水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，通過速度傳感器可算出A B兩點(diǎn)的速度大小，根據(jù)即可計(jì)算出動(dòng)能的變化，由功與動(dòng)能變化的關(guān)系式，確定圖線上斜率與截距的意義，結(jié)合摩擦力的公式即可求出摩擦因數(shù)。