Question

6．某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖1，圖中小車(chē)是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W．當(dāng)用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致．每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．

（1）除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、刻度尺和A電源．
A．交流    B．直流
（2）實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是D．
A．放開(kāi)小車(chē)，能夠自由下滑即可               B．放開(kāi)小車(chē)，能夠勻速下滑即可
C．放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可     D．放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠勻速下滑即可
（3）若木板水平放置，小車(chē)在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車(chē)速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車(chē)所在的位置，下列說(shuō)法正確的是B．
A．橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)            B．橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
C．小車(chē)在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處        D．小車(chē)已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線
（4）在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用如圖2紙帶的IK部分進(jìn)行測(cè)量（根據(jù)如圖所示的紙帶回答）．
（5）若實(shí)驗(yàn)做了n次，所用橡皮筋分別為1根、2根…n根，通過(guò)紙帶求出小車(chē)的速度分別為v₁、v₂…v_n，用W表示橡皮筋對(duì)小車(chē)所做的功，如果作出的W-v曲線是一條直線，表明牽引力做的功與小車(chē)獲得的速度的關(guān)系是正比例關(guān)系，即W∝v，如果不是直線，那么可能是W∝v²、W∝v³…如果認(rèn)為可能是W∝v²，就對(duì)每個(gè)速度值算出它的二次方，然后以W為縱坐標(biāo)，v²為橫坐標(biāo)作圖．如果這樣作出的圖象是一條直線，這說(shuō)明W與v²的關(guān)系是成正比．
以下哪個(gè)實(shí)驗(yàn)還用過(guò)類(lèi)似的方法C
A．研究平拋運(yùn)動(dòng)
B．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
C．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
D．測(cè)定萬(wàn)有引力常量．

Answer 1

分析 （1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源應(yīng)該選用交流電源；
（2）當(dāng)小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)下滑明，受到的摩擦阻力被重力沿斜面向下的分力平衡；
（3）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮條做功完畢，小車(chē)的速度最大，若不進(jìn)行平衡摩擦力操作，則當(dāng)橡皮筋的拉力等于摩擦力時(shí)，速度最大；
（4）要測(cè)量最大速度，應(yīng)該選用點(diǎn)跡均勻的部分．結(jié)合勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式求出最大速度的大�。�
（5）根據(jù)動(dòng)能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能的變化量，所以W與v²成正比．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源應(yīng)該選用交流電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期等于交流電的周期，
故選：A
（2）實(shí)驗(yàn)中可以適當(dāng)抬高木板的一側(cè)來(lái)平衡摩擦阻力．受力平衡時(shí)，小車(chē)應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以正確的做法是：放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠勻速下滑即可，故ABC錯(cuò)誤，D正確．
故選：D
（3）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮條做功完畢，小車(chē)的速度最大，若不進(jìn)行平衡摩擦力操作，則當(dāng)橡皮筋的拉力等于摩擦力時(shí)，速度最大，本題中木板水平放置，顯然沒(méi)有進(jìn)行平衡摩擦力的操作，因此當(dāng)小車(chē)的速度最大時(shí)，橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，故ACD錯(cuò)誤，B正確．
故選：B
（4）要驗(yàn)證的是“合力做功和物體速度變化的關(guān)系”，小車(chē)的初速度為零，故需要知道做功完畢的末速度即最大速度v，此后小車(chē)做的是勻速運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)測(cè)紙帶上的勻速運(yùn)動(dòng)部分，由紙帶的間距可知，應(yīng)該選擇IK部分．
（5）W-v²圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可確定W與速度v的平方成正比．即：w=kv²，W與v²成正比，即橡皮筋對(duì)小車(chē)的功與小車(chē)速度的平方成正比．
探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，也要畫(huà)出a-F圖象及a-$\frac{1}{m}$圖象，從而得出結(jié)論，故C正確．
故答案為：（1）A；（2）D；（3）B；（4）IK；（5）成正比；C

點(diǎn)評(píng) 本題涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，要知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該選用交流電源，理解探究功與速度變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)的原理，從實(shí)驗(yàn)原理的角度分析即可