Question

12．如图所示的装置，可用于探究恒力做功与速度变化的关系．水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m₀，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s．
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光板的宽度d，如图所示，d=1.702 mm

（2）某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t₁、t₂（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），砝码盘和砝码的质量为m，已知重力加速度为g，则对该小车，实验要验证的表达式是C
A．mgs=$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²         
B．（m-m₀）gs=$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²   
C．（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²   
D．Fs=$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²．

Answer 1

分析 （1）螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；
（2）光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式．

解答 解：（1）螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm．可动刻度读数为0.01×20.2mm=0.202mm，所以最终读数为：1.5mm+0.202mm=1.702mm；
（2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度为：v₁=$\frac{d}{{t}_{1}}$，滑块通过光电门2速度为：v₂=$\frac{d}{{t}_{2}}$，
平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m₀，则摩擦力大小为m₀g；
根据功能关系需要验证的关系式为：（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$mv₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²，
即：（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$m（$\frac{d}{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$m（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²，故ABD错误，C正确，故选：C．
故答案为：（1）1.702；（2）C．

点评 了解光电门测量瞬时速度的原理，实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面，同时明确实验原理是解答实验问题的前提．