题目内容
【题目】像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,每个光电门都是由激光发射和接收装置组成。当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用如图所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上间距为的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出)。小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2。
(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度(如图)d=____________m(已知>>d),光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=2.50×10-2s、t2=1.25×10-2s;
(2)用米尺测量两光电门的间距为l,则小车的加速度表达式a=_________(各量均用(1)(2)里的已知量的字母表示);
(3)该实验中,为了把沙和沙桶拉车的力当作小车受的合外力,就必须平衡小车受到的摩擦力,正确的做法是______________;
(4)某位同学通过测量,把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F,作出a-F图线。如图中的实线所示。试图线不通过坐标原点O的原因是____________;曲线上部弯曲的原因是____________
【答案】8.00×10-3m 0.15 推动小车,经过两个光电门的时间相等,说明小车做匀速运动 平衡摩擦力时木板倾角过大 砂和砂桶总质量不是远小于车受到的力,或砂和砂桶总重力不等于车受到的拉力 将车上钩码取下来挂到小桶上
【解析】
(1)20分度游标卡尺的精度为0.05mm,先读主尺,再看游标上那格与主尺对准。游标卡尺不估读。
(2)通过光电门测速度,由运动学知识可求加速度。
(3)正确的做法是轻推小车让其下滑,能做匀速运动,说明就平衡了摩擦力。
(4)平衡摩擦力时木板倾角太大,就会出现图示情况。把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F的条件是小车质量远大于沙和沙桶的质量
(1)20分度游标卡尺的精度为0.05mm,从主尺上能读出5mm,从游标上看第三格与主尺上对准,则读数为5mm+30.05mm=5.15mm=5.15×10-3m
(2)小车通过光电门1时的速度v1=,通过光电门2时的速度v2=,由v22-v12=2al,可解得小车的加速度表达式a=。
(3)正确的做法是不挂砂和砂桶,调节长木板的倾角,轻推小车让其下滑,直至两个光电计时器的读数相等为止。计时器的读数相等说明小车做匀速运动,小车受到的摩擦力与重力沿斜面向下的摩擦力大小相等。
(4)由图可知,开始小车所受拉力为零时,却产生了加速度,故操作过程中平衡摩擦力时木板倾角太大;随着外力F的增大,沙和沙桶的质量越来越大,最后出现了不能满足小车质量远大于沙和沙桶的质量,因此图线出现了上部弯曲。
故答案为:(1)5.15×10-3m;(2);(3)不挂沙和沙桶,调节长木板的倾角,轻推小车让其下滑,直至两个光电计时器的读数相等为止;(4)平衡摩擦力时木板倾角太大,没有满足小车质量远大于沙和沙桶的质量