Question

19．如图甲所示，以小车为研究对象，探究拉力做功与动能变化的关系实验中：

（1）下列说法正确的是BCD．
A、平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
B、为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量
C、实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
D、调整滑轮高度，使细线与木块平行
（2）图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为0.854m/s（保留三位有效数字）
（3）在满足（1）条件下，若钩码质量为m，小车质量为M，A、B两点间距为x，速度分别为v_A和v_B，则探究结果的表达式为mgx=$\frac{1}{2}$Mv_B²-$\frac{1}{2}$Mv_A²．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力是用重力的下滑分量来平衡小车受到的摩擦力，故不应该将钩码通过细线挂在小车上，为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放；
（2）用平均速度等于中间时刻的瞬时速度的结论求解；
（3）细线的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，需要验证的方程是细线对滑块做功与滑块动能的增加的关系，细线对滑块做功等于沙和沙桶重力势能的减小量，根据动能定理分析答题．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力时要将纸带、打点计时器、小车等连接好，但不要通电和挂钩码，故A错误；
B、为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，使系统的加速度较小，避免钩码失重的影响，故B正确；
C、实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，故C正确；
D、为了使绳子的拉力充当小车运动的合力，应使滑轮高度使细绳与长木板表面平行，故D正确．
故选：BCD；
（2）B为AC时间段的中间时刻，根据匀变速运动规律得，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.216-0.0453}{0.2}=0.854m/s$
（3）由动能定理得：mgx=$\frac{1}{2}$Mv_B²-$\frac{1}{2}$Mv_A²，则探究结果的表达式为mgx=$\frac{1}{2}$Mv_B²-$\frac{1}{2}$Mv_A²．
故答案为：（1）BCD；（2）0.854；（3）mgx=$\frac{1}{2}$Mv_B²-$\frac{1}{2}$Mv_A²

点评 “探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力．