Question

【題目】用圖甲所示的裝置來(lái)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(guò)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(shuō)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）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，遮光條的寬度d=_______mm(如圖乙所示）

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(guò)光電門的時(shí)間t1、t2．則遮光條B、A通過(guò)光電門的過(guò)程中木板動(dòng)能的變化量△Ek＝_____，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、△Ek的大小，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

（3）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)系圖象如圖丙所示。已知圖象在縱軸上的截距為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】CD 1.770 mm FL

【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）遮光條的寬度：1.5mm+0.01mm×27.0=1.770mm.

（3）遮光條B通過(guò)光電門時(shí)小車的速度：，遮光條A通過(guò)光電門時(shí)小車的速度： ；則小車動(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，摩擦力為f，小車的位移是s，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：