Question

17．傳感器是一種將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的檢測(cè)裝置．它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)．某物理課外活動(dòng)小組利用力傳感器和位移傳感器進(jìn)一步探究變力作用下的動(dòng)能定理．如圖甲所示，他們用力傳感器通過(guò)定滑輪直接拉固定在小車上的細(xì)繩，測(cè)出拉力F；用位移傳感器測(cè)出小車的位移s和瞬時(shí)速度．已知小車質(zhì)量為200g．

（1）某次實(shí)驗(yàn)得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖乙所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖丙所示．利用所得的F-s圖象，求出s=0.30m到0.52m過(guò)程中力F做功W=0.17J，此過(guò)程動(dòng)能的變化△Ek=0.15J（保留2位有效數(shù)字）．
（2）下列情況中可減小實(shí)驗(yàn)誤差的操作是BC．（填選項(xiàng)前的字母，可能不止一個(gè)選項(xiàng)）
A．使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)要先平衡摩擦力
C．要使細(xì)繩與滑板表面平行．

Answer 1

分析 ①根據(jù)F-s圖象s=0.30m和0.52m所對(duì)應(yīng)的力的大小，由于力是均勻變化的，根據(jù)$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{2}$求出F的平均值，然后即可求出功的大�。辉谒俣葀隨位移s變化圖象上求出s=0.30m時(shí)的速度大小和s=0.52m時(shí)的速度大小，即可求出動(dòng)能的變化；
②當(dāng)平衡了摩擦力和細(xì)繩與滑板表面平行時(shí)，繩子上的拉力才等于小車所受合外力．

解答 解：①根據(jù)F-s圖象圖象可知，當(dāng)s₁=0.30m時(shí)，F(xiàn)₁=1.00N，s₂=0.52m時(shí)，F(xiàn)₂=0.56N，
因此：W=$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{2}（{s}_{2}-{s}_{1}）$=0.172J，
速度v隨位移s變化圖象可知：
s₁=0.30m，v₁=0，s₂=0.52m時(shí)，v₂=1.24m/s
$△{E}_{k}=\frac{1}{2}{mv}_{2}^{2}-\frac{1}{2}{mv}_{1}^{2}$=0.15J
②該實(shí)驗(yàn)中不是利用懸掛的重物的重力表示繩子的拉力，而是直接測(cè)量出繩子的拉力，因此不需要使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力，故A錯(cuò)誤；
當(dāng)平衡了摩擦力和細(xì)繩與滑板表面平行時(shí)，繩子上的拉力才等于小車所受合外力，故BC正確；
故答案為：（1）0.17，0.15． （2）BC．

點(diǎn)評(píng) 該實(shí)驗(yàn)在原來(lái)的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)和創(chuàng)新，只要明確了其實(shí)驗(yàn)原理，正確應(yīng)用基本物理知識(shí)即可正確解答．