Question

【題目】如圖所示是某同學探究動能定理的實驗裝置.已知重力加速度為g，不計滑輪摩擦阻力，該同學的實驗步驟如下：

a.將長木板傾斜放置，小車放在長木板上，長木板旁放置兩個光電門A和B，砂桶通過滑輪與小車相連.

b.調整長木板傾角，使得小車恰好能在細繩的拉力作用下勻速下滑，測得砂和砂桶的總質量為m.

c.某時刻剪斷細繩，小車由靜止開始加速運動.

d.測得擋光片通過光電門A的時間為Δt1，通過光電門B的時間為Δt2，擋光片寬度為d，小車質量為M，兩個光電門A和B之間的距離為L.

e.依據以上數據探究動能定理.

(1)根據以上步驟，你認為以下關于實驗過程的表述正確的是________.

A.實驗時，先接通光電門，后剪斷細繩

B.實驗時，小車加速運動的合外力為F＝Mg

C.實驗過程不需要測出斜面的傾角

D.實驗時應滿足砂和砂桶的總質量m遠小于小車質量M

(2)小車經過光電門A、B的瞬時速度為vA＝_______、vB＝_______.如果關系式_______在誤差允許范圍內成立，就驗證了動能定理.

Answer 1

【答案】(1)AC (2)

【解析】

（1）A.實驗時為了減小誤差，需要先接通光電門，后剪斷細繩讓小車運動，A正確

B.實驗中步驟b平衡了小車運動的摩擦力，所以下車受的合外力為重力沿斜面向下的分力：，B錯誤

C.因為砂和砂桶的總重力與小車重力沿斜面向下的分力相等，所以實驗中不需測量斜面傾角來求合外力，合外力就等于砂和砂桶的總重力，C正確

D.實驗中要驗證動能定理，用砂和砂桶的總重力計算小車沿斜面向下的分力，所以不需要滿足m遠小于小車質量M，D錯誤

（2）光電門的原理：因為遮光條寬度很小，用遮光條通過光電門的平均速度代替滑塊通過光電門的瞬時速度，所以通過A的速度：，通過B的速度：，根據動能定理：，所以要驗證的就是：