题目内容
(6分)光电计时器是一种研究物体运动的常见仪器,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探究物体的加速度与合外力、质量之间的关系,其中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,测得其宽度为d.让小车从木板的顶端滑下,经过1、2两光电门时计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2.(窄片K的宽度除以窄片K的挡光时间为通过该点的瞬时速度)
(1)该实验中,在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时,始终要保持M>>m,这样做的目的是 。
(2)为了计算出小车的加速度,除了测量d、t1和t2之外,还需要测量
若该测量量用x表示,则用这些物理量计算加速度的表达式为a=
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(1)小车所受合外力大小等于(或约等于)mg ………………3分
(2)小车由光电门1运动至光电门2所用时间x(或“两光电门之间的距离”)
…………3分
练习册系列答案
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光电计时器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,利用光电计时器来探究合外力做功与动能变化的关系.
如图2所示,水平面O点左侧是光滑平面,右侧是粗糙平面,弹簧的左端固定在竖直的墙壁上,弹簧处于自然长度时右端恰好在O点,在O点固定光电门可以测出木块通过O点的时间,木块与弹簧不相连.现用木块将弹簧压缩一段距离,然后由静止释放,将弹簧压缩的长度x、木块通过光电门的时间t、木块在粗糙水平面上滑行的距离s记入表中.


(1)若木块长L,通过光电门时间t,则木块通过光电门时的速度v0= ;
(2)从理论上讲,木块在粗糙水平面上滑动的距离s和木块通过光电门的时间t关系应是s∝ ;请你运用数据表中测定的数据在图a所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性;
(3)选择适当的物理量在图b所示的坐标纸上作出能直观反映木块在粗糙水平面上滑行距离s与弹簧压缩量x的关系图象,根据图象写出的关系应是s∝ ;
(4)由能量守恒定律,弹簧的最大弹性势能应等于木块在水平面上滑行中产生的总内能,由此可以确定弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系应是
∝ .


如图2所示,水平面O点左侧是光滑平面,右侧是粗糙平面,弹簧的左端固定在竖直的墙壁上,弹簧处于自然长度时右端恰好在O点,在O点固定光电门可以测出木块通过O点的时间,木块与弹簧不相连.现用木块将弹簧压缩一段距离,然后由静止释放,将弹簧压缩的长度x、木块通过光电门的时间t、木块在粗糙水平面上滑行的距离s记入表中.
| 实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 压缩量x /cm | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| 时间t /s | 0 .100 | 0 .067 | 0.050 | 0 .040 | 0.033 | 0 .029 |
| 距离s /m | 0 .50 | 1 .13 | 2 .00 | 3 .12 | 4 .50 | 6.13 |
(1)若木块长L,通过光电门时间t,则木块通过光电门时的速度v0= ;
(2)从理论上讲,木块在粗糙水平面上滑动的距离s和木块通过光电门的时间t关系应是s∝ ;请你运用数据表中测定的数据在图a所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性;
(3)选择适当的物理量在图b所示的坐标纸上作出能直观反映木块在粗糙水平面上滑行距离s与弹簧压缩量x的关系图象,根据图象写出的关系应是s∝ ;
(4)由能量守恒定律,弹簧的最大弹性势能应等于木块在水平面上滑行中产生的总内能,由此可以确定弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系应是