Question

【题目】某学习小组用如图甲所示的实验装置探究做功与动能变化的关系。在水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一沙桶相连，沙桶和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B处有一光电门，可以测量出遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示遮光片右侧初位置至光电门之间的距离，用g表示重力加速度。

（1）该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片宽度的测量值d=_________cm。

（2）让沙桶内盛上适量细沙，测出沙桶和细沙的总质量m，调整导轨倾角，让滑块恰好在A处静止。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，记录遮光片通过光电门的时间t；保持滑块的质量M和遮光片右侧初位置至光电门之间的距离L不变，改变沙桶内细沙的质量和导轨倾角，重复以上步骤，通过每次实验记录的m和t，描点作出了一个线性关系的图象，从而更直观地研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是_________图象，分析后作出正确的图象如图丙所示，若遮光片右侧初位置至光电门之间的距离L和遮光片的宽度d为已知量，则滑块的质量M=__________。

（3）为了减小上述实验中的误差，下列实验要求中必要的项是___________（请填写选项前对应的字母）。

A. 应使沙桶和细沙的总质量m远小于滑块和遮光片的总质量M

B. 应使A位置与光电门间的距离适当大些

C. 遮光片的宽度要适当小些

D. 应使细绳与气垫导轨平行

Answer 1

【答案】0.235mm BCD

【解析】

(1)[1]由游标卡尺测量出遮光片的宽度为

(2)[2][3]测出沙桶和细沙的总质量m，调整气垫导轨倾角，让滑块恰好在A处静止，则有

剪断细绳后，滑块开始加速下滑，滑块所受合力为

滑块沿气垫导轨滑行L，合外力对它所做功为

滑块过光电门的速度为

滑块沿气垫导轨滑行L过程，滑块动能变化量为：

若合外力对它所做功等于滑块动能的变化，则有：

整理得：

为得到线性关系图象，则应作图象，由图像的斜率为结合可得

(3)[4]A．据(2)分析知，滑块下滑过程中合力等于沙桶和细沙的总重力，所以A项不必要，故A错误；

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些，减小测量L的相对误差，故B正确；

C．滑块过光电门的速度是用遮光片通过光电门的平均速度替代，则遮光片的宽度要适当小些，以减小速度测量的误差，故C正确；

D．细线与气垫导轨平行时，细线断后，滑块受到的合力才等于细线未断时细线中的拉力。故D正确。