题目内容

Ⅰ．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，其结构如图甲如示a、b分别是光电门的激光发射和接收装置．当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用图乙所示装置设计一个“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是固定在木板上的两个光电门（与之连接的两上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d（已知L＞＞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、t2．则窄片K通过光电门1的速度表达式v1=
d
t1
d
t1
．
（2）用米尺测量两光电门间距为L，则小车的加速度表达式a=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2
．
（3）该实验中，为了把砂和砂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
不挂砂和砂桶，调节长木板的倾角，轻推小车让其下滑，直至两个光电门的读数相等为止
不挂砂和砂桶，调节长木板的倾角，轻推小车让其下滑，直至两个光电门的读数相等为止
_．
（4）实验中，有位同学通过测量，把砂和砂桶的重力当作小车的合外力F，作出a-F图线，如图丙中的实线所示．试分析：图线不通过坐标原点O的原因是
平衡摩擦力时木板倾角太大
平衡摩擦力时木板倾角太大
；曲线上部弯曲的原因
没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量
没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量
．

Ⅱ．（1）电磁打点计时器是一种计时的仪器，使用时要注意调节好振针的高度，如果振针的位置过低，打出的纸带的点迹是
短线
短线
，还会对纸带产生
较大阻力
较大阻力
，对实验结果有较大的影响．利用打点计时器和如图1的其它器材可以开展多项实验探究，其主要步骤如下：
a、按装置安装好器材并连好电路
b、接通电源，释放纸带，让重锤由静止开始自由下落
c、关闭电源，取出纸带．更换纸带，重复步骤b，打出几条纸带
d、选择一条符合实验要求的纸带，数据如图2（相邻计数点的时间为T），
（2）进行数据处理

①若是探究重力做功和物体动能的变化的关系．需求出重锤运动到各计数点的瞬时速度，试表示在B点时重锤运动的瞬时速度VB=
s2+s3
2T
s2+s3
2T
．
②若是测量重力加速度g．为减少实验的偶然误差，采用逐差法处理数据，则加速度大小可以表示为g=
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
．
③如果求出的加速度值与当地重力加速度公认的值g′有较大差距，说明实验过程存在较大的阻力，若要测出阻力的大小，则还需测量的物理量是
重锤的质量m
重锤的质量m
．试用这些物理量和纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F=
m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
〕
m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
〕
．
分析：Ⅰ．（1）利用光电门测速度时是利用了平均速度代替瞬时速度的原理；
（2）根据运动学公式v2-v02=2as，可以写出加速度的表达式；
（3）该实验中是通过把木板一端抬高，让小车的重力沿斜面的分力与摩擦力平衡的方法进行的；
（4）根据牛顿第二定律结合图象特点即可正确解答．
Ⅱ．
①在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求出C点的速度大小
②采用逐差法可有效利用数据，再采用求平均值的办法可更好地减小误差
③重物下落过程中受重力和阻力，根据牛顿第二定律求出平均阻力大小．
解答：解：（1）由于窄片K的宽度为d很小，因此可以利用其平均速度代替物体的瞬时速度，故窄片K通过光电门1的速度表达式为：v1=
d
t1

（2）窄片K通过光电门2的速度表达式：v2=
d
t2

根据运动学公式v2-v02=2as有：a=
v2-v02
2s
=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2

（3）在该实验中，平衡摩擦力的思路是：抬高木板一端，让小车的重力沿斜面分力与摩擦力平衡，当观察到小车匀速运动时，说明摩擦力已经被平衡，故具体操作是：不挂砂和砂桶，调节长木板的倾角，轻推小车让其下滑，直至两个光电门的读数相等为止．
（4）根据丙图可知，当没有挂砂和砂桶时，小车产生了加速度，因此说明平衡摩擦力时木板倾角太大；随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不在满足砂和砂桶远小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象．
Ⅱ．（1）如果振针的位置过低，打出的纸带的点迹是短线，还会对纸带产生较大阻力；
（2）：①在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故B点的速度为：
VB=
s2+s3
2T

②利用匀变速直线运动的推论相邻相等时间内的位移差△x=at2
所以，xm-xn=（m-n）aT2，本着有效利用数据，采用求平均值的办法减小误差的办法，
本实验中，g=
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2

③还需要测量的物理量是重锤的质量m．
重物下落过程中受重力mg和阻力F，根据牛顿第二定律得：
F合=mg-F=mg′
∴F=mg-mg′=m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
〕
故答案为：Ⅰ．（1）
d
t1
       （2）
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2

（3）不挂砂和砂桶，调节长木板的倾角，轻推小车让其下滑，直至两个光电门的读数相等为止．   
（4）平衡摩擦力时木板倾角太大；没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量．
Ⅱ．（1）短线，较大阻力，
（2）①
s2+s3
2T
．②
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
．
③重锤的质量m，m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
〕
点评：对于实验问题一定要明确实验原理，并且亲自动手实验，熟练应用所学基本规律解决实验问题．
练习册系列答案
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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，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用图乙所示装置设计一个“验证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d=0.50cm（已知L＞＞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．则窄片K通过光电门Ⅰ时的速度为
0.2m/s
0.2m/s

（2）用米尺测量两光电门间距为L，则小车的加速度表达式a=
(t
2
1
-
t
2
2
)d2
2
Lt
2
1
t
2
2
(t
2
1
-
t
2
2
)d2
2
Lt
2
1
t
2
2

（各量均用（1）（2）里的已知量的字母表示）
（3）该实验中，为了探究a与F的关系，要保持小车的质量M不变，这种探究方法叫
控制变量法
控制变量法
，有位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F，作出a一F图线．如上图丙中的实线所示，试分析：
图线不通过坐标原点O的原因是
平衡摩擦力时木板倾角过大
平衡摩擦力时木板倾角过大

图线上部弯曲的原因是
没有满足小车质量M运大于砂和砂筒的质量m
没有满足小车质量M运大于砂和砂筒的质量m
．
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1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l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2）d=
5.15×10-3
5.15×10-3
m（已知l＞＞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=
a=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2l
t
2
1
t
2
2
a=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2l
t
2
1
t
2
2
（各量均用（1）（2）里的已知量的字母表示）；
（3）该实验中，为了把砂和砂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
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
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
；
（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3中的实线所示．试分析：图线不通过坐标原点O的原因是
平衡摩擦力时木板倾角太大
平衡摩擦力时木板倾角太大
；曲线上部弯曲的原因是
没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量
没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量
．
（2011?湖南模拟）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用计时仪器，其结构如图1所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用图2所示装置测量滑块经过斜面上相隔lm左右的两个光电门时的速度，图中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出．让滑块从木板的顶端滑下，光电门l、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s．用游标卡尺测量小滑块的宽度d，示数如图3所示．
（1）读出滑块的宽度d=
5.015
5.015
cm；
（2）滑块通过光电门1的速度v1=
1.0
1.0
m/s（计算结果保留两位有效数字），滑块通过光电门2的速度v2=
2.5
2.5
m/s（计算结果保留两位有效数字）．
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用计时仪器，其结构如图1所示．a、b分别是光电门的激光发射和接收装置如图2所示，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现有一放在气垫导轨上的滑块通过光电门，用最小刻度为1mm的刻度尺测量滑块上挡光片的宽度d，示数如图3所示，则：
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vB vC vD vE vF
v/（m．s-1）
（1）读出挡光片的宽度为d=
 
cm
（2）滑块上换装了另一个宽度为3.0cm的遮光片，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为△t1=0.29s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.11s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=3.57s，则滑块的平均加速度约为：
A.1.8cm/s2，B.7.8cm/s2    C.9.0cm/s2    D以上结论都不对．
精英家教网I．一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧 a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示．下列表述正确的是
 
．
A．a的原长比b的短；
B．a的劲度系数比b的大；
C．a的劲度系数比的小；
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比；
II．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L的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．可以装载钩码的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．精英家教网
①在某次测量中，用游标卡尺测量窄片K的宽度，游标卡尺如图所示，则窄片K的宽度d=
 
m（已知L＞＞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=4.0×10-2s，t2=2.0×10-2s；
②用米尺测量两光电门的间距为L=0.40m，则小车的加速度大小a=
 
 m/s2；
III．有一个小灯泡上标有“4.8V、2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线．有下列器材可供选用：
A 电压表V1（0～3V，内阻3kΩ）　　 
B 电压表V2（0～15V，内阻15kΩ）
C 电流表A（0～0.6A，内阻约1Ω）
D 定值电阻R1=2kΩ
E 定值电阻R2=10kΩ
F 滑动变阻器R（10Ω，2A）
G 学生电源（直流5V，内阻不计）
H 开关、导线若干
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①为了使测量结果尽可能准确，实验中所用电压表应选用
 
；定值电阻应选用
 
．（均用序号字母填写）；
②为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图；
③根据实验做出P-U2图象，下面的四个图象中可能正确的是
 
．
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