問題詳情:
在“探究動能定理”實驗中,某實驗小組採用如圖*所示的裝置,在水平氣墊導軌上安裝了兩個光電門M、N,滑塊上固定一遮光條,細線繞過定滑輪將滑塊與力傳感器相連,傳感器下方懸掛鉤碼.已知遮光條的寬度爲d,滑塊與遮光條的總質量爲m.
(1)接通氣源,滑塊從A位置由靜止釋放,讀出遮光條透過光電門M、N的時間分別爲t1、t2,力傳感器的示數F,改變鉤碼質量,重複上述實驗.
①爲探究在M、N間運動過程中細線拉力對滑塊做的功W和滑塊動能增量ΔEk的關係,還需要測量的物理量是______(寫出名稱及符號).
②利用上述實驗中直接測量的物理量表示需探究的關係式爲______.
(2)保持鉤碼質量不變,改變光電門N的位置,重複實驗,根據實驗數據作 出從M到N過程中細線拉力對滑塊做的功W與滑塊到達N點時動能Ek的關係圖象,如圖乙所示,由圖象能探究動能定理,則圖線斜率約等於____,圖線在橫軸上的截距表示______.
(3)下列不必要的實驗*作和要求有______(請填寫選項前對應的字母).
A.調節氣墊導軌水平
B.測量鉤碼和力傳感器的總質量
C.調節滑輪使細線與氣墊導軌平行
D.保*滑塊質量遠大於鉤碼和力傳感器的總質量
【回答】
光電門M、N間的距離L 1 滑塊經過光電門M時的動能 BD
【解析】
(1)①實驗要求解拉力功,根據W=FL,需要測量兩個光電門的間距L; ②功:W=FL,透過兩個光電門的速度分別爲:vM=、vN=;故動能增加量爲:△Ek=;故需要驗*的表達式爲:FL=; (2)根據動能定理,有:W=,故W-EKN圖象的斜率爲1,圖線在橫軸上的截距表示滑塊經過光電門M時的動能; (3)調節氣墊導軌水平,可以保*合力等於拉力,故A步驟是必須的;由於有力傳感器直接測量力的大小,故不需要測量鉤碼質量,故B步驟不是必須的;調節滑輪細線與氣墊導軌平行,保*拉力水平,故C步驟是必須的;由於已經有力傳感器來測量力的大小,故不需要保*滑塊質量遠大於鉤碼和力傳感器的總質量,即D步驟不是必須的;故選BD.
【點睛】
本題考查探究功和速度變化關係的實驗,關鍵是明確實驗原理,根據動能定理列式分析W-EK圖象的斜率和截距的含義,同時要知道有力傳感器就不需要保*滑塊質量遠大於鉤碼的總質量.
知識點:動能和動能定律
題型:實驗,探究題