题目内容

5．如图甲的光电门传感器是测定物体通过光电门的时间的仪器．其原理是发射端发出一束很细的红外线到接收端，当固定在运动物体上的一个已知宽度为d的挡光板通过光电门挡住红外线时，和它连接的数字计时器可记下挡光的时间△t，则可以求出运动物体通过光电门时的瞬时速度大小．

（1）为了减小测量瞬时速度的误差，应该选择宽度比较窄（选填“宽”或“窄”）的挡光板．
（2）如图乙所示是某同学利用光电门传感器探究小车加速度与力之间关系的实验装置，他将该光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，小车每次都从同一位置A点由静止释放．
①如图丙所示，用游标卡尺测出挡光板的宽度d=11.40mm，实验时将小车从图乙A点静止释放，由数字计时器记下挡光板通过光电门时挡光的时问间隔△t=0.02s，则小车通过光电门时的瞬时速度大小为0.57m/s；
②实验中设小车的质量为m1，重物的质量为m2，则在m1与m2满足关系m1＞＞m2时可近似认为细线对小车的拉力大小与重物的重力大小相等；
③测出多组重物的质量m2和对应挡光板通过光电门的时间△t，并算出小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性关系图象，可间接得出小车的加速度与力之间的关系．处理数据时应作出v2-m2（选填“v2-m1”或“v2-m2”）图象；
④某同学在③中作出的线性关系图象不过坐标原点，如图丁所示（图中的m表示m1或m2），其可能的原因是操作过程中平衡摩擦力过量．

分析 （1）极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小．
（2）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读，由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度．根据匀变速直线运动的速度位移公式求出滑块的加速度．
为使绳子的拉力等于重物的重力，M应远远大于m；由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v2=2as=$\frac{2mg}{M}$，可知画出v2-m图象可以直观的得出结论．

解答 解：（1）极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小，所以应该选择宽度比较窄的挡光板．
（2）①游标卡尺的读数d=11mm+0.05×8mm=11.40mm，小车通过光电门时的瞬时速度大小为v=$\frac{d}{△t}=\frac{0.01140}{0.02}=0.57m/s$．
②对整体分析，整体的加速度a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$，细线的拉力F=m1a=$\frac{{{m}_{1}m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}=\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}}$，可知m1＞＞m2时，可近似认为细线对小车的拉力大小与重物的重力大小相等．
③由题意可知，该实验中保持小车质量m1不变，因此有：v2=2as=$\frac{2{m}_{2}g}{{m}_{1}}$，
由题意可知，m1、s不变，画出v2-m2图象，若图象为过原点的直线，则说明外力和加速度成正比，故画出v2-m2图象可以直观的得出结论．
④由图可知，m为零，v2不为零，相当于合力为零，加速度不为零，可知操作过程中平衡摩擦力过量．
故答案为：（1）窄，（2）①11.40，0.57，②m1＞＞m2，③v2-m2，④操作过程中平衡摩擦力过量．

点评 常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．

练习册系列答案
相关题目
4．将一质量为5kg的小球从高度h=5m处水平抛出，抛出初速度为10m/s．空气阻力不计，取重力加速度g=10m/s2．问：（结果可用根式表示）
（1）小球从抛出到落地，用了多少s？
（2）小球落地时的速度是多少m/s？
16．关于惯性，正确的说法是（　　）
A．惯性是指物体原来静止的总有保持静止、原来运动的总有保持匀速直线运动的性质
B．静止的火车起动时速度变化缓慢，是因为物体静止时惯性大
C．国际乒联规定，自2000年10月1日起，采用大些的球用于比赛，是为了使球惯性增大，增强观赏性
D．在宇宙飞船内的物体不存在惯性
13．电场中有一点P，下列说法中正确的是（　　）
A．若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半
B．若放在P点的试探电荷的电量加倍，则P点的场强加倍
C．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零
D．P点的场强方向与放在该点的试探电荷受力方向相同或相反
20．红军长征途中一支100m长的队伍匀速前进，通信兵从队尾赶到队前传达命令，然后立即返回，当通信兵回到队尾时，队伍已前进了200m，在这个过程中，通信兵的位移大小是（　　）
A．400 mB．100 mC．200 mD．300 m
10．一根轻质弹簧悬挂在横梁上，在竖直方向上呈自然状态，现将一个质量为0.2kg的小球轻轻地挂在弹簧下端，在弹力和重力的共同作用下，小球做振幅为0.1m的简谐运动，设振动的平衡位置处为重力势能的零势面，则在整个振动过程中（　　）
A．弹簧的弹性势能的最大值为0.4JB．弹簧的弹性势能的最大值为0.2J
C．系统的总机械能为0.4JD．系统的总机械能为0.2J
17．关于研究平抛运动的实验，下列说法正确的是（　　）
A．斜槽的末端应该保持水平
B．每次小球可从不同的位置释放
C．小球与槽的摩擦不可避免，但这并不影响实验结果
D．实验中重锤线是用来确定竖直方向（y轴）的
E．坐标原点应画在斜槽的末端
14．下列装置中，可以将电能转化为机械能的是（　　）
A．发电机B．电动机C．电饭锅D．电磁铁
15．一只蜗牛从半球形小碗内的最低点沿碗壁向上缓慢爬行，在其滑落之前的爬行过程中受力情况是（　　）
A．碗对蜗牛的摩擦力变大B．碗对蜗牛的支持力变大
C．碗对蜗牛的作用力变小D．地面对碗的摩擦力逐渐变小

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网