Question

11．某同學做探究合力做的功和物體速度變化的關(guān)系的實驗裝置如圖1所示，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行．用1條橡皮筋時對小車做的功記為W，當用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時，每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致．實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．

（1）木板水平放置，小車在橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是：B
A．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)
B．橡皮筋恰好恢復原長
C．小車緊靠著打點計時器
D．小車已超過兩個鐵釘?shù)倪B線
（2）如圖2所示是某次操作正確的情況下，在頻率為50Hz的電源下打點計時器記錄的一條紙帶，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的F～I（填“A～F”或“F～I”）部分進行測量，速度大小為0.76m/s．
（3）通過以上實驗的正確操作和正確處理數(shù)據(jù)，應該得出合力做的功和物體速度變化的正確關(guān)系是W∝v²（用關(guān)系式表達）

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮條做功完畢，小車的速度最大，若不進行平衡摩擦力操作，則當橡皮筋的拉力等于摩擦力時，速度最大．（2）據(jù)小車的運動判斷點的情況；（3）據(jù)動能定理判斷即可．

解答 解：（1）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮條做功完畢，小車的速度最大，若不進行平衡摩擦力操作，則當橡皮筋的拉力等于摩擦力時，速度最大，本題中木板水平放置，顯然沒有進行平衡摩擦力的操作，因此當小車的速度最大時，橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，故ACD錯誤，B正確．
故選：B
（2）紙帶在橡皮條的作用下做加速運動，橡皮條做功完畢，則速度達到最大，此后做勻速運動，因此勻速時的速度即為該過程中的最大速度，故為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的點距均勻部分測量，即F～I；所以速度為：v=$\frac{1.52×1{0}^{-2}}{0.02}$m/s=0.76m/s
（3）由動能定理可知，合外力做的功應等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，即W∝v²，
故答案為：（1）B；（2）F～I； 0.76；（3）W∝v²．

點評 本題關(guān)鍵是結(jié)合探究功與速度變化關(guān)系的實驗原理進行分析，如本實驗中，明確小車的運動情況，先加速，再勻速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動，故需要測量勻速階段的速度．