Question

【题目】某同学利用如图甲所示的实验装置探究合力做功与动能变化之间的关系。

（1）除了图示的实验器材，下列器材中还必须使用的是 。

A．直流电源 B．刻度尺

C．秒表 D．天平（含砝码）

（2）实验中需要通过调整木板倾斜程度以平衡摩擦力，目的是 。

A．为了使小车能做匀加速运动

B．为了增大绳子对小车的拉力

C．为了使绳子对小车做的功等于合外力对小车做的功

（3）为了使绳子的拉力约等于钩码的总重力，需要确保钩码的总质量远远小于小车的质量。实验时，先接通电源，再释放小车，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个计数点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为sA、sB、sC，相邻计数点间的时间间隔为T，已知当地重力加速度为g，实验时钩码的总质量为m，小车的质量为M。从O到B的运动过程中，拉力对小车做功W= ，小车动能变化量ΔEk= 。

（4）另一位同学在本实验中，也平衡了摩擦力，并打出了一条纸带，但钩码的总质量m没有远远小于小车的质量M，在处理数据时，他仍然取绳子的拉力约等于钩码的总重力。该同学采用图像法进行数据分析：在纸带上选取多个计数点，测量起始点O到每个计数点的距离，并计算出每个计数点对应的小车速度v以及从O点到该计数点对应的过程中绳子拉力所做的功W，描绘出v2-W图像。请你根据所学的知识分析说明：该同学所描绘的v2-W图像应当是直线还是曲线（不考虑空气阻力影响）。

Answer 1

【答案】（1）BD（2分）；（2）C（2分）；（3）mgsB（1分）；（2分）；（4）该同学所描绘的v2-W图像应当是直线。

【解析】

试题分析：（1）打点计时器需要的是交流电流，故选项A错误；纸带需要用刻度尺测距离，故选项B必须使用；计时器就是测时间的，故不需要秒表，选项C不需要；在计算拉力的功时，需要测拉力，故需要用天平测钩码的质量，故必须使用天平，选项D也需要；（2）平衡摩擦力的目的是使绳子对小车做的功等于合外力对小车做的功，选项C正确；（3）拉力对小车做功W=mgsB；小车动能的变化量为△Ek==；（4）该同学所描绘的v2-W图像应当是直线。分析过程如下：

设细线的拉力为F，小车发生位移为x时的速度大小为v，加速度大小为a，

根据牛顿第二定律，对于小车有：F=Ma ① 对于钩码有：mg-F=ma ②

本实验中：W=mgx ③

根据匀变速运动学公式有：v2=2ax ④

联立①②③④式可得： 或

显然v2∝W，可见该同学所描绘的v2-W图像应当是直线。 （3分）