Question

【題目】某同學把附有滑輪的長木板平放在水平實驗桌上，木板右端適當墊高。將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪掛上小吊盤，在小吊盤中放入合適質量的砝碼，使小車在小吊盤的牽引下運動，以此定量探究合外力做功與小車及小吊盤中砝碼動能變化的關系。實驗器材還準備了電磁式打點計時器、導線、復寫紙、紙帶等，組裝的實驗裝置如圖1所示。

（1）若要完成該實驗，必需的實驗器材還有______。（填寫所選器材前面的字母）

A．刻度尺 B．天平（包括配套砝碼）

C．低壓交流電源 D．低壓直流電源

（2）實驗開始時，小吊盤中先不放砝碼，并調節木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行。在長木板的右下方適當位置墊上小木塊，輕推小車，使小車在木板上_____。（選填選項前面的字母）

A.勻速下滑 B. 勻加速下滑 C. 勻減速下滑

（3）將兩個砝碼放入小吊盤中，用手按住小車保持靜止。接通電源，然后釋放小車，獲得一條清晰的紙帶，如圖2所示。紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1s的相鄰計數點A、B、C、D、E、F、G。測量OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG的距離，計算B、C、D、E、F各點的瞬時速度為vB、vC、vD、vE、vF。其中OB=21.60cm，OD=36.80cm，則可計算得出在紙帶上打出C點時小車運動速度大小的測量值vC=_____m/s。（計算結果保留3位有效數字）

（4）以B、C、D、E、F各點到O點的距離x為橫軸，對應的瞬時速度的平方v2為縱軸，做出v2-x圖象如圖3所示。發現v2-x圖象是一條過原點的直線，其斜率為k。若該同學漏做了上述步驟（2）中的操作，則繪制的v2-x圖象_______。（選填選項前面的字母）

A．仍過原點，但不再是直線

B．仍是直線，但不過原點

C．仍是過原點的直線，但斜率大于k

D．仍是過原點的直線，但斜率小于k

（5）用步驟（3）中測得的數據畫出v2-x圖象，以B、C、D、E、F各點到O點的距離x為橫軸，對應的瞬時速度的平方v2為縱軸，發現所畫出的v2-x圖象是一條過原點的直線，斜率為k。若測得斜率的值為4，重力加速度g取10m/s2，則小車的質量與小吊盤中兩個鉤碼的總質量之比約為_________。

（6）若該同學將步驟（3）中兩個砝碼中的一個從細繩左端移到小車中后，重復后續的操作步驟，則新繪制的v2-x圖象_______。（選填選項前面的字母）

A．仍過原點，但不再是直線

B．仍是直線，但不過原點

C．仍是過原點的直線，斜率大于k

D．仍是過原點的直線，斜率小于k

（7）在實際實驗中發現，小吊盤中砝碼的重力所做的功比小車及小吊盤中砝碼動能的變化要大一些，分析導致此結果的可能原因是____________________________________。

（8）在實際實驗中發現，小吊盤中砝碼重力所做的功比小車及小吊盤中砝碼動能的變化要小一些，分析導致此結果的可能原因是____________________________________。

Answer 1

【答案】 ABC A 0.760 D 4 D 空氣阻力做負功；木板傾斜角度不夠，摩擦阻力做負功；滑輪轉動時有動能； 平衡摩擦力時，木板傾斜角度過大

【解析】（1）電磁打點計時器需要低壓交流電源（而非直流電源），打出的紙帶需要刻度尺測量計數點間的距離；要計算合外力做功，即在本實驗中需要計算吊盤以及其中的砝碼重力做的功，所以還需要天平測量質量，故選ABC．

（2）實驗開始前，需要平衡摩擦力，即在小吊盤中先不放砝碼時，抬高長木板的右端，輕推小車使得小車在長木板上做勻速直線運動；故A正確；

（3）根據勻變速直線運動中間時刻速度推論可得；

（4）根據可知圖像的斜率k=2a，設小車的質量為M，小吊盤中兩個砝碼的質量為m，根據牛頓第二定律可得，若遺漏平衡摩擦力， ，加速度變小，但小車仍做初速度為零的勻加速直線運動，所以直線仍過原點，但是斜率表小了，故D正確；

（5）圖像的斜率為k=2a，故，解得；

（6）兩個砝碼中的一個從細繩左端移到小車中后，小車仍舊做的是初速度為零的勻加速直線運動，所以仍滿足，圖像仍是過原點的直線， ，故斜率變小，D正確；

（7）該現象出現是由于空氣阻力做負功或者木板傾斜角度不夠，而使得摩擦阻力做負功；也有可能部分能量轉化為滑輪的動能

（8）該現象出現，是由于繩子的拉力大于吊盤及砝碼的重力，也就是平衡摩擦力時，木板傾角過大，使得在不掛吊盤時小車受到的合力不為零