Question

【题目】某兴趣小组用如题1图所示的装置验证动能定理。

(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：

A.电磁打点计时器

B.电火花打点计时器

为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_______（选填“A”或“B”）。

(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是_____（选填“甲”或“乙”）。

(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图所示。纸带上P点的速度vP=______m/s。（保留三位有效数字）

(4)测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用ΔEk=算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g；实验中小车的质量应______（选填“远大于”“远小于”或“接近”）砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W=mgL算出。多次测量，若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理。

Answer 1

【答案】B 乙 2.58 远大于

【解析】

(1)[1]电磁打点计时器是通过机械振动打点的，而电火花打点计时器是通过电火花来打点，用电火花打点计时器能使纸带在运动时受到的阻力较小，故A错误，B正确；

(2)[2]同学乙的做法正确。只有让小车做匀速直线运动才能够判断摩擦力与沙子和盘的重力大小相等，才能够消除摩擦力的影响。对于甲同学，小车开始运动时，沙子和盘的重力等于最大静摩擦力，而最大静摩擦力要略大于滑动摩擦力。

(3)[3]根据纸带可知，P点的速度

(4)[4]对于砝码、砝码盘和沙子，根据牛顿第二定律

Mg-F=ma

对小车由牛顿第二定律

联立可得

只有当小车的质量M远大于砝码、砝码盘和沙子总质量m时，绳子的拉力F才近似等于砝码、砝码盘和沙子中重力mg。