Question

【題目】如圖甲的光電門傳感器是測(cè)定物體通過(guò)光電門的時(shí)間的儀器，其原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到接收端，當(dāng)固定在運(yùn)動(dòng)物體上的一個(gè)已知寬度為d的擋光板通過(guò)光電門擋住紅外線時(shí)，和它連接的數(shù)字計(jì)時(shí)器可記下?lián)豕獾臅r(shí)間，則可以求出運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度大小。

（1）為了減小測(cè)量瞬時(shí)速度的誤差，應(yīng)選擇寬度比較_____（選填“寬”或“窄”）的擋光板。

（2）如圖乙是某同學(xué)利用光電門傳感器探究小車加速度與力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將該光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同的重物通過(guò)細(xì)線拉同一小車，小車每次都從同一位置A點(diǎn)靜止釋放。

①如圖丙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光板的寬度d=_____mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖乙A點(diǎn)靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器記下?lián)豕獍逋ㄟ^(guò)光電門時(shí)擋光時(shí)間間隔，則小車通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度大小為_(kāi)____m/s；

②實(shí)驗(yàn)中設(shè)小車的質(zhì)量為，重物的質(zhì)量為，則在與滿足關(guān)系式_______時(shí)可近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小與重物的重力大小相等；

③測(cè)出多組重物的質(zhì)量和對(duì)應(yīng)擋光板通過(guò)光電門的時(shí)間，并算出小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度v，通過(guò)描點(diǎn)作出兩物理量的線性關(guān)系圖像，可間接得出小車的加速度與力之間的關(guān)系。處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出________圖像（選填“”或“”）；

④某同學(xué)在③中作出的線性關(guān)系圖像不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖丁所示（圖中的m表示或），其可能的原因是__________

Answer 1

【答案】（1）窄（2）①7．40mm；②

③④操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足

【解析】

試題分析：（1）極短時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可以近似認(rèn)為是該時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小，所以應(yīng)該選擇寬度比較窄的擋光板．

（2）①游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為7mm，游標(biāo)讀數(shù)為0．05×8mm=0．40mm，

所以最終讀數(shù)為：7mm+0．40mm=7．40mm；

數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄通過(guò)光電門的時(shí)間，由位移公式計(jì)算出物體通過(guò)光電門的平均速度，用該平均速度代替物體的瞬時(shí)速度，故在遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為：

②該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．

那么小車的合力怎么改變和測(cè)量呢？為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．

根據(jù)牛頓第二定律得：對(duì)：，對(duì)：

解得：

當(dāng)時(shí)，即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于重物的總重力．

③由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：，

由題意可知，m1、s不變，畫出圖象，若圖象為過(guò)原點(diǎn)的直線，則說(shuō)明外力和加速度成正比，故畫出v2-m2圖象可以直觀的得出結(jié)論．

④開(kāi)始當(dāng)小車掛上重物時(shí)，加速度卻為零，線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故導(dǎo)致圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是木板傾角偏小．即說(shuō)明操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．