Question

【題目】為驗證“拉力做功與物體動能變化的關系”，某同學到實驗室找到下列器材：長木板(一端帶定滑輪)、電磁打點計時器、質量為200g的小車、質量分別為10g、30g和50g的鉤碼、細線、學生電源(有“直流”和“交流”擋)．該同學進行下列操作：

A．組裝實驗裝置，如圖(a)所示

B．將質量為200g的小車拉到打點計時器附近，并按住小車

C．選用50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上

D．接通打點計時器的電源，釋放小車，打出一條紙帶

E．在多次重復實驗得到的紙帶中選出一條點跡清晰的紙帶，如圖(b)所示

F．進行數(shù)據(jù)采集與處理

請你完成下列問題：

(1)進行實驗時，學生電源應選擇用____________擋(選填“直流”或“交流”)

(2)該同學將紙帶上打出的第一個點標為“0”，且認為打“0”時小車的速度為零，其后依次標出計數(shù)點1、2、3、4、5、6(相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫)，各計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，如圖(b)所示，該同學測量出計數(shù)點0到計數(shù)點3、4、5的距離，并標在圖(b)上，則在打計數(shù)點4時，小車的速度大小為_________m/s：如果將鉤碼的重力在數(shù)值上當作小車所受的拉力，則在打計數(shù)點0到4的過程中，拉力對小車做的功為________J，小車的動能增量為________J．(取重力加速度g=9.8 m/s2，結果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)由(2)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學并沒有能夠得到“拉力對物體做的功等于物體動能增量”的結論，且對其他的點(如2、3、5點)進行計算的結果與“4”計數(shù)點相似，你認為產(chǎn)生這種實驗結果的主要原因有___________(填寫正確的選項)

A．小車質量不滿足遠大于鉤碼質量

B．沒有平衡摩擦力

C．沒考慮鉤碼動能的增加

Answer 1

【答案】 (1)交流 (2)0.58 5.9×10－2 3.4×10－2 (3)ABC

【解析】（1）打點計時器是一種計時儀器，使用交流電源；
（2）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，相鄰的兩個計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1s，得： ，在打計數(shù)點0到4的過程中，拉力對小車做的功為：W=mgs=0.05×9.8×0.12=0.059J；小車的動能增量為：△EK=Mv42=×0.2×0.582=0.034J；
（2）該實驗產(chǎn)生誤差的主要原因一是鉤碼重力大小并不等于繩子拉力的大小，設繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma；對砂桶和砂有：mg-F=ma；解得F=mg，
由此可知當M＞＞m時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，如果沒有滿足這個條件就會引起誤差，選項A正確；另外該實驗要進行平衡摩擦力操作，否則也會造成較大誤差，選項B正確；沒考慮鉤碼動能的增加，也會造成誤差，選項C正確；故選ABC．