Question

【题目】某实验小组利用如图甲所示的实验装置来探究做功与物体动能变化的关系，当地的重力加速度为g。

（1）该小组成员用游标卡尺测得遮光条（如图乙所示）的宽度d=______cm，用天平测得滑块与遮光条的总质量为M、钩码的质量为m。

（2）实验前需要调节气垫导轨使之水平，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间s，则滑块经过光电门时的瞬时速度=____________m/s（结果保留两位有效数字）。

（3）在本实验中为了确保细线拉力所做的功与钩码重力所做的功近似相等，则滑块与遮光条的总质量M与钩码的质量m间应满足__________________；

（4）本实验中还需要测量的物理量是：____________（用文字说明并用相应的字母表示）。

（5）本实验中可通过改变钩码的质量测得多组数据并做出—m图象来进行探究，则下列图象中符合真实实验情况的是_________。

Answer 1

【答案】0.690 0.58 M>>m 开始滑块静止时遮光条到光电门的距离S C

【解析】

（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读；
（2）根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度求出滑块通过光电门的速度；
（3）对系统研究，结合图象的意义，以及牛顿第二定律和机械能守恒的表达式，从而得出需要测量的物理量即相关结论；

（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数。所以遮光条的宽度为：；
（2）滑块经过光电门的瞬时速度为：；
（3）令细线的拉力为T，则有：，及，
所以：
只有当时，，即当时细线拉力做的功与钩码重力所做的功近似相等；

（4）细线拉力做的功为：，即需要测量开始滑块静止时遮光条到光电门的距离；
（5）保持滑块与遮光条的总质量M不变，细线拉力做的功：，滑块与遮光条的动能改变量：
由运动学公式可得：，
由牛顿第二定律可得：，和，
联立解得：，即图象为过原点的倾斜直线，但当钩码的质量不能远小于滑块与遮光条的总质量时，有，两式相比可知，图象斜率会变小，故直线末端将会发生完全，故C正确，选项ABD错误。