Question

1．某興趣小組利用如圖所示的裝置來“探究合外力做的功與物體動能變化的關(guān)系”．他們通過改變光電門的位置和懸掛物的質(zhì)量進行多次實驗，采集多組數(shù)據(jù)．實驗前已平衡摩擦力，質(zhì)量為M的小車上固定一寬度為d的輕質(zhì)擋光板，且總是由同一位置自由釋放．
（1）關(guān)于下列操作的說法中，正確的是哪些BCD
A、已經(jīng)平衡摩擦力的標志是：懸掛物連帶小車在木板上勻速運動
B、若懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，就可以近似認為懸掛物的重力等于小車所受拉力
C、實驗時，必須保證輕質(zhì)細線與木板平行           
D、多次實驗時，一定要讓小車由靜止釋放
（2）本小組各同學(xué)在實驗中提出下述不同操作和數(shù)據(jù)處理方式，你認為合理的說法是哪些BD
A、甲同學(xué)：把小車的末速度作為縱坐標，拉力對小車做的功作為橫坐標，人為畫出圖線后再分析得出結(jié)論
B、乙同學(xué)：保持懸掛物的質(zhì)量不變，以小車的位移作為橫坐標，以小車的末速度的平方作為縱坐標，人為作出圖線后能得出結(jié)論
C、丙同學(xué)：保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量為橫坐標，以小車的末速度的倒數(shù)作為縱坐標，人為作出圖線后能得出結(jié)論
D、丁同學(xué)：保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量為橫坐標，以小車和懸掛物的獲得的總動能作為縱坐標，人為作出圖線后能得出結(jié)論
（3）戊同學(xué)對實驗數(shù)據(jù)進行分析，他把小車和懸掛物作為研究對象，懸掛物的重力作為合力，計算出的結(jié)果發(fā)現(xiàn)mgx始終小于$\frac{1}{2}$（M+m）${（\fracm7ya45y{t}）}^{2}$，經(jīng)反復(fù)核實和測量，確定兩式中各物理理的值均準確，你認為導(dǎo)致此結(jié)果的主要原因是小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點獲得瞬時速度的位移．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡摩擦力的原理可知，平衡摩擦力時不能掛重物，只有當(dāng)懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，才能用重力的重力代替繩子的拉力，實驗時應(yīng)先接通光電門，再釋放小車；
（2）分別對小車和小車、重物組成的系統(tǒng)，應(yīng)用動能定理列式分析，作圖時要作直線圖象，只有過原點的直線圖象才能得出成正比的關(guān)系；
（3）實驗時，小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點的位移，導(dǎo)致了實驗誤差．

解答 解：（1）A、調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標志是：小車在不懸掛重物的情況下，在軌道上勻速運動，故A錯誤；
B、為了使輕繩的拉力可以近似認為等于重物的重力，則要求懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，故B正確；
C、實驗時，必須保證輕質(zhì)細線與木板平行，防止出現(xiàn)繩子的分力，故C正確；
D、多次實驗時，要讓小車由靜止釋放，否則不能求出動能的變化量，故D正確．
故選：BCD
（2）A、對小車，根據(jù)動能定理得：W=$\frac{1}{2}$mv²，應(yīng)把小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標，拉力對小車做的功（W）作為縱坐標，作出的圖象為直線，進而分析得出結(jié)論，故A錯誤；
B、對小車和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}$（m+m′）v²，保持懸掛物的質(zhì)量不變，應(yīng)以小車的位移（x）作為縱坐標，以小車的末速度的平方（v²）作為橫坐標，作出的圖象為直線，進而分析得出結(jié)論，故B正確；
C、對小車和重物組成的系統(tǒng)，根據(jù)動能定理得：m′gx=$\frac{1}{2}$（m+m′）v²，保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量（m′）為縱坐標，以小車和懸掛物的獲得的總動能$\frac{1}{2}$（m+m′）v²作為橫坐標，作出的圖象為直線，進而分析得出結(jié)論，故C錯誤，D正確；
故選：BD
（3）分析實驗過程可知，由于小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點獲得瞬時速度的位移，所以懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動能的增量．
故答案為：（1）BCD；（2）BD；（3）小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點獲得瞬時速度的位移．

點評 本題考查驗證動能定理的實驗，要注意解決實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗原理，同時熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實驗問題，知道實驗前應(yīng)先平衡摩擦力，明確只有當(dāng)懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，才能用重力的重力代替繩子的拉力．