Question

【題目】像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，每個光電門都是由激光發射和接收裝置組成。當有物體從光電門通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間。現利用如圖所示裝置設計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質量關系”的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上間距為的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）。小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2。

（1）用游標卡尺測量窄片K的寬度（如圖）d=____________m（已知>>d），光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1=2.50×10-2s、t2=1.25×10-2s；

（2）用米尺測量兩光電門的間距為l，則小車的加速度表達式a=_________（各量均用（1）（2）里的已知量的字母表示）；

（3）該實驗中，為了把沙和沙桶拉車的力當作小車受的合外力，就必須平衡小車受到的摩擦力，正確的做法是______________；

（4）某位同學通過測量，把砂和砂桶的重量當作小車的合外力F，作出a-F圖線。如圖中的實線所示。試圖線不通過坐標原點O的原因是____________；曲線上部彎曲的原因是____________

Answer 1

【答案】8.00×10-3m 0.15 推動小車，經過兩個光電門的時間相等，說明小車做勻速運動 平衡摩擦力時木板傾角過大 砂和砂桶總質量不是遠小于車受到的力，或砂和砂桶總重力不等于車受到的拉力 將車上鉤碼取下來掛到小桶上

【解析】

（1）20分度游標卡尺的精度為0.05mm，先讀主尺，再看游標上那格與主尺對準。游標卡尺不估讀。

（2）通過光電門測速度，由運動學知識可求加速度。

（3）正確的做法是輕推小車讓其下滑，能做勻速運動，說明就平衡了摩擦力。

（4）平衡摩擦力時木板傾角太大，就會出現圖示情況。把砂和砂桶的重量當作小車的合外力F的條件是小車質量遠大于沙和沙桶的質量

（1）20分度游標卡尺的精度為0.05mm，從主尺上能讀出5mm，從游標上看第三格與主尺上對準，則讀數為5mm+30.05mm=5.15mm=5.15×10-3m

（2）小車通過光電門1時的速度v1=，通過光電門2時的速度v2=，由v22-v12=2al，可解得小車的加速度表達式a=。

（3）正確的做法是不掛砂和砂桶，調節長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電計時器的讀數相等為止。計時器的讀數相等說明小車做勻速運動，小車受到的摩擦力與重力沿斜面向下的摩擦力大小相等。

（4）由圖可知，開始小車所受拉力為零時，卻產生了加速度，故操作過程中平衡摩擦力時木板傾角太大；隨著外力F的增大，沙和沙桶的質量越來越大，最后出現了不能滿足小車質量遠大于沙和沙桶的質量，因此圖線出現了上部彎曲。

故答案為：（1）5.15×10-3m；（2）；（3）不掛沙和沙桶，調節長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電計時器的讀數相等為止；（4）平衡摩擦力時木板傾角太大，沒有滿足小車質量遠大于沙和沙桶的質量