如图所示是某同学探究动能定理的实验装置。已知重力加速度为g,不计滑轮摩擦阻力,该同学的实验步骤如下:
a.将长木板倾斜放置,小车放在长木板上,长木板旁放置两个光电门A和B,砂桶通过滑轮与小车相连;
b.调整长木板倾角,使得小车恰好能在细绳的拉力作用下匀速下滑,测得砂和砂桶的总质量为m;
c.某时刻剪断细绳,小车由静止开始加速运动;
d.测得挡光片通过光电门A的时间为Δt1,通过光电门B的时间为Δt2,挡光片宽度为d,小车质量为M,两个光电门A和B之间的距离为L;
e.依据以上数据探究动能定理。
(1)根据以上步骤,你认为以下关于实验过程的表述正确的是________;
A.实验时,先接通光电门,后剪断细绳
B.实验时,小车加速运动的合外力为F=Mg
C.实验过程不需要测出斜面的倾角
D.实验时应满足砂和砂桶的总质量m远小于小车质量M
(2)小车经过B的瞬时速度为vB=_______。如果关系式_______在误差允许范围内成立,就验证了动能定理。
(1). AC (2). (3).
【解析】(1)A.实验时为了减小误差,需要先接通光电门,后剪断细绳让小车运动,A正确;
B.实验中步骤b平衡了小车运动的摩擦力,所以下车受的合外力为重力沿斜面向下的分力,则有
B错误;
C.因为砂和砂桶的总重力与小车重力沿斜面向下的分力相等,所以实验中不需测量斜面倾角来求合外力,合外力就等于砂和砂桶的总重力,C正确;
D.实验中要验证动能定理,用砂和砂桶的总重力计算小车沿斜面向下的分力,所以不需要满足m远小于小车质量M,D错误。
故选AC。
(2)光电门的原理:因为遮光条宽度很小,用遮光条通过光电门的平均速度代替滑块通过光电门的瞬时速度,所以通过A的速度
通过B的速度
根据动能定理
所以要验证的就是
动能:
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质点所受的力F随时间变化的规律如图所示,力的方向始终在一直线上。已知t=0时质点的速度为零。在图示t1、t2、t3和t4各时刻中,哪一时刻质点的动能最大?
A.t1 B.t2 C.t3 D.t4