如图甲所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘

◎ 题目

如图甲所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:

(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做________运动.
(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图乙所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.

请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk,补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).
 
O-B
O-C
O-D
O-E
O-F
W/J
0.043 2
0.057 2
0.073 4
0.091 5
 
ΔEk/J
0.043 0
0.057 0
0.073 4
0.090 7
 
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=ΔEk,与理论推导结果一致.
(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3 kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________ kg.(g取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第三位)

◎ 答案

(1)匀速直线(或匀速) (2)0.111 5 0.110 5 (3)0.015

◎ 解析

(1)若已平衡摩擦力,则小车在木板上做匀速直线运动.
(2)从纸带上的O点到F点,W=F·=0.2×0.557 5 J=0.111 5 J,打F点时速度vFm/s=1.051 m/s
ΔEkMv×0.2×1.0512 J≈0.110 5 J.
(3)打B点时小车的速度为
vBm/s=0.655 5 m/s
所以小车的加速度a=m/s2≈0.99 m/s2
小车所受的拉力F=(m0+m)(g-a),所以盘中砝码的质量m=-m0kg-7.7×10-3 kg≈0.015 kg.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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