Question

（1）如圖1所示為利用光敏電阻設計的自動計數(shù)器示意圖，其中R₁為光敏電阻，R₂為定值電阻，物品在傳送帶上勻速移動，此光電計數(shù)器的基本工作原理是：

 

A．當有光照射R₁時，R₁的電阻值變大
B．當有光照射R₁時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓
C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次
D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次

（2）如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之勻速運動，使之替代打點計時器．當燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號，如圖乙所示，設毛筆接觸棒時不影響棒的運動．測得記號之間的距離依次為26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.00mm，已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣，由此驗證機械能守恒定律，根據(jù)以上內(nèi)容，可得：
①毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T=

 

s．
②根據(jù)乙圖所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫下記號3時，圓柱棒下落的速度v₃=

 

m/s；畫下記號6時，圓柱棒下落的速度v₆=

 

m/s；記號3、6之間棒的動能的變化量為

 

J．重力勢能的變化量為

 

J，由此可得出的結論是

 

．（g取9.8m/s²，結果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）光敏電阻的電阻大小隨光照而減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律，抓住電動勢不變，根據(jù)電流的變化從而得出R₂兩端電壓的變化，即信號處理系統(tǒng)獲得的電壓．
（2）①了解該實驗裝置的原理，它類似于打點計時器，蘸有顏料的毛筆隨電動機轉一圈就在圓柱棒面上的紙上畫出記號，這就像打點計時器每隔一定時間就打一個點．數(shù)據(jù)的處理思路與打點計時器打出來的紙帶處理一樣；
②利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，從而求出動能．根據(jù)功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．

解答：解：（1）解：A、B、當有光照射 R₁時，R₁的電阻減小，則整個電路總電阻變小，電動勢不變，則電流增大，所以R₂兩端的電壓增大，即信號處理系統(tǒng)獲得高電壓．而信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次．所以A錯誤，B錯誤；
C、D、當有光照射 R₁時，R₁的電阻減小，則整個電路總電阻變小，電動勢不變，則電流增大，所以R₂兩端的電壓增大，即信號處理系統(tǒng)獲得高電壓．而信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次．所以C正確，D錯誤；
故選：C．
（2）①毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔為電動機的轉動周期．
已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣，即每秒轉20周，所以T=0.05s
②利用勻變速直線運動的推論
v₃=

x24

t24

=

(0.074+0.050)m

2×0.05s

=1.24m/s
v₆=

x57

t57

=

(0.146+0.122)m

2×0.05s

=2.68m/s
3到6之間棒的動能的變化量為△E_K=E_k6-E_k3=

1

2

mv₆²-

1

2

mv₃²=2.82 J
根據(jù)重力勢能的定義式得：
重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×（0.122+0.098+0.074）J=2.88J．
重力勢能減小量略大于3、6之間棒的動能的變化量，所以在誤差允許范圍內(nèi)圓柱下落過程中機械能守恒．
故答案為：（1）C；（2）①0.05，②1.24，2.68，2.82，2.88，在誤差允許范圍內(nèi)，圓柱棒的機械能守恒．

點評：解決本題第一問的關鍵掌握光敏電阻的電阻大小隨光照而減小，以及熟練運用閉合電路歐姆定律進行動態(tài)分析；本題第二問實驗裝置是根據(jù)打點計時器的特點和實驗原理進行設計新的實；數(shù)據(jù)的處理思路與打點計時器打出來的紙帶處理一樣．