18.某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),他的操作步驟:

(1)按圖1擺好實(shí)驗(yàn)裝置,其中小車(chē)質(zhì)量M=0.20kg,鉤碼總質(zhì)量m=0.05kg.
(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=50Hz),打出一條紙帶.
(3)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2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=0.041m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,d5=0.360m,d6=0.480m…,他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10m/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=0.176J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),用正確的公式Ek=$\frac{1}{200}M(xusvsat_{6}^{\;}-wjc8dp8_{4}^{\;})_{\;}^{2}{f}_{\;}^{2}$(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)把打下第5點(diǎn)時(shí)小車(chē)的動(dòng)能作為小車(chē)動(dòng)能的改變量,算得Ek=0.125J.
(4)(多選)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果,他沒(méi)能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”,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AB.
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.

分析 (3)將砝碼重力當(dāng)作小車(chē)所受合外力,根據(jù)功的定義可以正確解答,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,進(jìn)一步求出其動(dòng)能大。
(4)實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)自兩個(gè)方面一是由實(shí)驗(yàn)原理不完善導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差,一是由數(shù)據(jù)測(cè)量如測(cè)量距離等導(dǎo)致的偶然誤差,可以從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析.

解答 解:(3)根據(jù)題意物體所受合外力為:F=mg=0.05×9.8=0.49N,
根據(jù)功的定義可知:W=Fs=mgh=0.176J;
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:v=$\frac{sbyw332_{6}^{\;}-psvsln7_{4}^{\;}}{10×\frac{1}{f}}$
動(dòng)能公式為:${E}_{k}^{\;}=\frac{1}{2}M(\frac{f2dvowp_{6}^{\;}-xvdgtfy_{4}^{\;}}{10×\frac{1}{f}})_{\;}^{2}=\frac{1}{200}M(o3iad8a_{6}^{\;}-61zhtgz_{4}^{\;})_{\;}^{2}$${f}_{\;}^{2}$
${E}_{k}^{\;}=\frac{1}{200}×0.2×(0.480-0.256)_{\;}^{2}×5{0}_{\;}^{2}$=0.125J
(4)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):F=Ma    ①
對(duì)鉤碼有:mg-F=ma   ②
$\frac{mgM}{M+m}$,由此可知當(dāng)M>>m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),會(huì)造成較大誤差,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,故B正確;
C、釋放小車(chē)和接通電源的順序有誤,影響打點(diǎn)多少,不一定會(huì)使動(dòng)能的測(cè)量偏小,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)生的主要誤差,故D錯(cuò)誤.
故選:AB.
故答案為:(3)0.175;$\frac{1}{200}M(2uxo8rk_{6}^{\;}-ixjxlmf_{4}^{\;})_{\;}^{2}{f}_{\;}^{2}$;(4)AB

點(diǎn)評(píng) 明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵,該實(shí)驗(yàn)的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)類(lèi)似可以類(lèi)比學(xué)習(xí).

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.關(guān)于物體所受的彈力,以下說(shuō)法不正確的是( 。
A.木塊放在桌面上受到一個(gè)向上的支持力,是由于桌面發(fā)生形變而產(chǎn)生的
B.拿一細(xì)竹條撥動(dòng)水中的木頭,木頭受到細(xì)竹條的推力是由于木頭發(fā)生形變而產(chǎn)生的
C.繩對(duì)物體的拉力方向總是沿著繩且指向繩收縮的方向
D.掛在電線下的電燈受到向上的拉力,是因?yàn)殡娋發(fā)生形變而產(chǎn)生的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

9.如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置,可用于探究力對(duì)靜止物體做功與物體獲得速度的關(guān)系.
(1)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,下面操作正確的是C.
A.放開(kāi)小車(chē),小車(chē)能夠勻速下滑即可
B.放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē),小車(chē)能夠自由下滑即可
C.放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē),小車(chē)能夠勻速下滑即可
(2)關(guān)于橡皮筋做功,下列說(shuō)法正確的是B.
A.橡皮筋做的功可以直接測(cè)量
B.通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功成整數(shù)倍增加
C.橡皮筋在小車(chē)運(yùn)動(dòng)的全程中始終做功
(3)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)選用紙帶的HK(選填“AF”或“HK”)部分進(jìn)行測(cè)量,如圖2所示.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.如圖所示,直桿OA可繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng),圖中虛線與桿平行.桿的A端分別受到F1、F2、F3、F4四個(gè)力作用,它們與OA桿在同一豎直平面內(nèi),則它們對(duì)O點(diǎn)的力矩M1、M2、M3、M4的大小關(guān)系是( 。
A.M1=M2>M3=M4B.M1>M2>M3>M4C.M2>M1=M3>M4D.M1<M2<M3<M4

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

13.如圖是某跳水運(yùn)動(dòng)員最后踏板的過(guò)程:設(shè)運(yùn)動(dòng)員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上,隨跳板一同向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)(B位置),對(duì)于運(yùn)動(dòng)員從A位置運(yùn)動(dòng)到B位置的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(  )
A.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)處于失重狀態(tài)
B.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài)
C.在這個(gè)過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員的速度一直在增大
D.在這個(gè)過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員的加速度先減后增

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

3.一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),其電勢(shì)能EP隨位移x變化的關(guān)系如圖所示,其中0~x2段是關(guān)于直線x=x1對(duì)稱的曲線,x2~x3段是直線,則下列說(shuō)法不正確的是( 。
A.x1處電場(chǎng)強(qiáng)度最小,但不為零
B.粒子在0~x2段做勻變速運(yùn)動(dòng),x2~x3段做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.在0、x1、x2、x3處電勢(shì)φ0、φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ3>φ20>φ1
D.x2~x3段是勻強(qiáng)電場(chǎng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

10.如圖所示A、B、C是平行紙面的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn),它們之間的距離均為L(zhǎng),電荷量為q=-1.0×10-5 C的電荷由A移動(dòng)到C電場(chǎng)力做功W1=4.0×10-5 J,該電荷由C移動(dòng)到B電場(chǎng)力做功W2=-2.0×10-5 J,若B點(diǎn)電勢(shì)為零,則A點(diǎn)的電勢(shì)為-2V,此勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向是由C指向A.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

7.如圖所示,實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱的等勢(shì)面,在軸上有A、B兩點(diǎn),則( 。
A.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向B.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)
C.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D.A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

8.松花江防洪紀(jì)念塔段江水由西向東流,江寬為d,江水中各點(diǎn)水流速度大小與各點(diǎn)到較近江岸邊的距離成正比,v=kx,k=$\frac{4{v}_{0}}bajbtmz$,x是各點(diǎn)到近岸的距離.小船船頭垂直江岸由南向北渡江,小船劃水速度大小不變?yōu)関0,則下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.小船渡江的軌跡為曲線
B.小船到達(dá)正對(duì)岸下游距離為d處
C.小船到達(dá)離南岸$\fracxl3nord{5}$處的速度小于小船與離南岸$\frac{2d}{5}$處的速度
D.小船到達(dá)離南岸$\fracvzdgtwz{4}$處的渡江速度小于離南岸$\frac{3d}{4}$處的渡江速度

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