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光電計時器是一種研究物體運動情況的常見儀器．當有物體從光電門通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間，現利用如圖甲所示裝置探究物體的加速度與合外力、質量關系，其NQ是水平桌面，PQ是一端帶有滑輪的長木板，l、2是固定在木板上的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，測得其寬度為d，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．
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（1）該實驗中，在改變小車的質量M或沙桶的總質量m時，為保證小車所受合外力大小約等于mg需要滿足的條件是
 
；
（2）為了計算出小車的加速度，除了測量d、t1和t2之外，還需要測量
 
，若上述測量量用x表示，則用這些物理量計算加速度的表達式為a=
 
；
（3）某位同學經過測量、計算得到如下表數據，請在圖乙中作出小車加速度與所受合外力的關系圖象．
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（4）由圖象可以看出，該實驗存在著較大的誤差，產生誤差的主要原因是
 
．
分析：（1）根據實驗原理可知，只有當滿足M＞＞m時沙桶的總重力才可看作小車的合外力．
（2）通過測量的d、t1和t2可以求出小車通過光電門1、2時的速度大小，如果知道了小車通過光電門1和2的時間或者位移，根據運動學公式即可求出物體的加速度，據此可正確解答本題．
（3）運用描點法作圖
（4）由圖可知開始有外力時，而小車的加速度為零，說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
解答：解：（1）根據牛頓第二定律得：
對m：mg-T=ma
對M：T=Ma
解得：T=
mg
1+
m
M

當M＞＞m時，即當沙桶的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于沙桶的總重力．
（2）通過光電門的測量我們計算出了通過光電門1的速度為：v1=
d
t1
，
通過2時的速度為：v2=
d
t2

如果測量出小車由光電門1運動至光電門2所用時間t，
a=
v2-v1
t
，
若上述測量量用x表示，則用這些物理量計算加速度的表達式為a=
d(t1-t2)
xt1t2

（3）運用描點法作出小車加速度與所受合外力的關系圖象．
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（4）由圖乙可知，開始小車受合外力時，加速度卻為零，因此操作過程中可能沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）M＞＞m
（2）小車由光電門1運動至光電門2所用時間
（3）如圖
（4）沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
點評：本實驗與教材中的實驗有所不同，但是根據所學物理知識，明確了實驗原理，即可正確解答．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖（a ） 所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接受裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結束的時間記錄下來．現利用圖（b）所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數，圖中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板上適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘，實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為1.0×10-2 s和4.0×10-3 s．用精度為0.05mm的游標卡尺測量滑塊的寬度為d，其示數如圖（c）所示．

（1）滑塊的寬度d=
1.010
1.010
 cm．
（2）滑塊通過光電門1時的速度v1=
1.0
1.0
 m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2=
2.5
2.5
 m/s．（結果保留兩位有效數字）
（3）由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質上是通過光電門1和2時的
平均速度
平均速度
，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將
滑塊
滑塊
的寬度減小一些．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖1（a）所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接受裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結束的時間記錄下來．現利用圖1（b）所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數，圖中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板上適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘，實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為1.0×10-2s和4.0×10-3s．用精度為0.05mm的游標卡尺測量滑塊的寬度d，其示數如圖2所示．
（1）滑塊的寬度d=
1.010
1.010
cm
（2）滑塊通過光電門1時的速度v1=
1.0
1.0
m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2=
2.5
2.5
m/s．（結果保留兩位有效數字）
（3）由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質上是通過光電門1和2時的
平均速度
平均速度
，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將
滑塊
滑塊
的寬度減小一些；
（4）為了使測量更加準確，除進行多次重復測量取平均值外，在不更換器材的基礎上，還可采取的辦法有：a．
下移光電門2的位置或增大L
下移光電門2的位置或增大L
進行測量；b．
增加木板的傾斜角或增大P點的高度h
增加木板的傾斜角或增大P點的高度h
進行測量．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

光電計時器是一種研究物體運動情況的常見儀器．當有物體從光電門通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現利用如圖甲所示裝置探究物體的加速度與合外力、質量關系，其 NQ是水平桌面，PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，測得其寬度為d，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．

（1）該實驗中，在改變小車的質量M或沙桶的總質量m時，保持M＞＞m，這樣做的目的是
小車所受合外力大小等于（或約等于）mg
小車所受合外力大小等于（或約等于）mg
；
（2）為了計算小車的加速度，除了測量d、t1和t2之外，還需要測量
兩光電門之間的距離（或“小車由光電門1運動至光電門2所用時間”）
兩光電門之間的距離（或“小車由光電門1運動至光電門2所用時間”）
，若上述測量量用x表示，則用這些物理量計算加速度的表達式為a=
d2(
t
2
1
-
t
2
2
)
2x
t
2
1
t
2
2
（或“a=
d(t1-t2)
tt1t2
”）
d2(
t
2
1
-
t
2
2
)
2x
t
2
1
t
2
2
（或“a=
d(t1-t2)
tt1t2
”）
；
（3）某位同學經測量、計算獲得的數據作出了小車加速度與所受合外力的關系圖象（圖乙），試指出圖線不過原點產生誤差的主要原因．
木板傾角偏�。ɑ颉捌胶饽Σ亮Σ蛔恪被颉澳┩耆胶饽Σ亮Α保�
木板傾角偏小（或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”）
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）Ⅰ．在“互成角度的兩個力的合成”實驗中，用兩個彈簧秤分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使它伸長到某一位置O點，為了確定兩個分力的大小和方向，這一步操作中必須記錄的是
BD
BD

A．橡皮條固定端的位置           B．描下O點位置和兩條細繩套的方向
C．橡皮條伸長后的總長度         D．兩個彈簧秤的讀數
Ⅱ．做實驗時，根據測量結果在白紙上畫出如圖1所示的圖，其中O為橡皮筋與細繩的結點．圖中的
F
F
是F1和F2的合力的理論值；
F′
F′
是F1和F2的合力的實際測量值．
（2）在如圖乙同種材料兩木板通過一小段圓弧連接成一個斜面和水平面部分，現要測量正方體小鐵塊A、B和這木板間的動摩擦因數μ，利用了如下器材和方法：（水平部分足夠長，重力加速度為g）
Ⅰ．用 20 個等分刻度的游標卡尺測定小鐵塊A的邊長d如圖丙，測得長度為d=
2.020
2.020
cm．
Ⅱ．光電計時器是一種研究物體運動的常用計時器，其結構如圖甲所示，a、b 分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從 a、b 間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．從而可以算得物體的速度．

將斜面體置于水平桌面上，斜面頂端 P 懸掛一鉛垂線，Q 為錐尖與桌面的接觸點，1和 2 是固定在斜面上的兩個光電門（與之連接的電路未畫出），讓小鐵塊A由P點沿斜面滑下，小鐵塊通過光電門 1、2 的時間分別為△t1、△t2，用米尺測得 l、2 之間的距離為 L，則小鐵塊下滑過程中的加速度a=
a=
d2(△t12-△t22)
2L△t12△t22
a=
d2(△t12-△t22)
2L△t12△t22
；（用題中字母表示） 再利用米尺測出
PQ的距離h
PQ的距離h
、
斜面部分長s
斜面部分長s
，就可以測得動摩擦因數μ1．
Ⅲ．若再測鐵塊B和板間動摩擦因數μ2時，光電計時器出現故障不能使用，現只利用米尺完成實驗，若已測得PQ高為h，則只需要再測
滑塊自開始到停下的水平位移L
滑塊自開始到停下的水平位移L
．（要求只能再測一個物理量）
測得的動摩擦因數μ2=
??
h
x
?????????
??
h
x
?????????
（用已知量和測定的物理量所對應的字母表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：

I．光電計時器是一種研究物體運動的常用計時器，其結構如圖甲所示，a、b 分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從 a、b 間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．
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利用圖乙所示裝置測定正方體小鐵塊和由長木板制成的斜面體（包括水平部分，斜面與水平面之間有一小段圓弧連接，長度忽略不計，水平部分足夠長，重力加速度為g）間的動摩擦因數μ．
（1）用20個等分刻度的游標卡尺測定小鐵塊的邊長出
 
mm．（ 如圖丙所示）
（2）將斜面體置于水平桌面上，斜面頂端 P 懸掛一鉛垂線，Q 為錐尖與桌面的接觸點，1和 2 是固定在斜面上的兩個光電門（與之連接的電路未畫出），讓小鐵塊由P點沿斜面滑下，小鐵塊通過光電門 1、2 的時間分別為△t1、△t2，用米尺測得 l、2 之間的距離為 L（L＞＞d），則小鐵塊下滑過程中的加速度 a=
 
；再利用米尺測出
 
、
 
，就可以測得動摩擦因數 μ．
（3）若光電計時器出現故障不能使用，現只利用米尺測定動摩擦因數 μ，請寫出實驗方案：
 
測得的動摩擦因數μ=
 
．（用測定的物理量所對應的字母表示）

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