Question

【題目】如圖1所示為用光電門測定鋼球下落時受到的阻力的實驗裝置。直徑為d、質量為m的鋼球自由下落的過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為tA、tB．用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，測出兩光電門間的距離為h，當地的重力加速度為g。

（1）如圖2用螺旋測微器測量鋼球的直徑，讀數為______mm。

（2）鋼球下落過程中受到的空氣平均阻力Ff=______（用題中所給物理量符號來表示）。

（3）本題用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，但從嚴格意義上講是不準確的，實際上鋼球通過光電門的平均速度______（選填“＞”或“＜”）鋼球球心通過光電門的瞬時速度。

Answer 1

【答案】12.985 mg-m ＜

【解析】

（1）[1]固定刻度讀數為：12.5mm，可動刻度上讀數為48.5×0.01=0.485mm，所以最終讀數為：12.985mm；

（2）[2]根據平均速度公式可得，小球經過兩光電門的速度分別為：

vA=

vB=

則對下落h過程分析，由速度和位移關系可知：

=2ah

再由牛頓第二定律可知：

mg-Ff=ma

解得阻力：

Ff=mg-m

（3）[3]由勻變速直線運動的規律，鋼球通過光電門的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，而球心通過光電門的中間位移的速度大于中間時刻的瞬時速度，因此鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度。