Question

【題目】某同學(xué)為探究“合力做功與物體速度變化的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是：

①按圖擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車(chē)質(zhì)量M＝0.20 kg，鉤碼總質(zhì)量m＝0.05 kg.

②釋放小車(chē)，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率為f＝50 Hz)，打出一條紙帶．

(1)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖所示．把打下的第一點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1＝0.004 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m…，他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/span>g取9.8 m/s2)作為小車(chē)所受合力算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W＝________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，打下第5點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v5＝______m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．

(2)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒(méi)能得到“合力對(duì)物體做的功W∝v2”的結(jié)論，且誤差很大．通過(guò)反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是________．

A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多

B．沒(méi)有平衡摩擦力，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多

C．釋放小車(chē)和接通電源的次序有誤，使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小

D．沒(méi)有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因

Answer 1

【答案】 0.176J AB

【解析】（1）根據(jù)題意物體所受合外力為：，
根據(jù)功的定義可知：；

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度可以求出第5個(gè)點(diǎn)的速度大小為：（其中）；

（2）A、設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車(chē)根據(jù)牛頓第二定律有：
對(duì)小車(chē)：
對(duì)鉤碼有：

聯(lián)立可以得到：，由此可知當(dāng)時(shí)，鉤碼的重力等于繩子的拉力，因此當(dāng)鉤碼質(zhì)量太大時(shí)，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多，故A正確；
B、實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行平衡摩擦力操作，若沒(méi)有平衡摩擦力直接將鉤碼重力做的功當(dāng)做小車(chē)合外力做的功，會(huì)造成較大誤差，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多，故B正確；
C、釋放小車(chē)和接通電源的順序有誤，先釋放紙帶時(shí)，打第一個(gè)點(diǎn)的速度不為零，使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏大，故C錯(cuò)誤；
D、距離的測(cè)量產(chǎn)生的誤差不是該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的重要原因，故D錯(cuò)誤。