Question

17．某活動小組用如圖甲所示的裝置做“探究動能定理”實(shí)驗(yàn)，將光電門固定在水平軌道上，用重物通過細(xì)線拉小車，測出小車質(zhì)量為M且保持不變，改變所掛重物質(zhì)量多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次小車都從同一位置由靜止釋放．用重物所受重力的大小當(dāng)做小車所受的拉力F．測出多組重物重力和相應(yīng)小車經(jīng)過電門時的速度v．

（1）用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d=0.950cm；
（2）實(shí)驗(yàn)中還需要測出的物理量是小車靜止時遮光條中心到光電門中心的距離；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，作出v²-F圖象如圖丙所示，由圖象可知小車受到的摩擦力大小為2N；
（4）重物質(zhì)量較大時，v²-F圖象的ab段明顯彎曲，為消除此誤差，下列措施可行的是D（選填字母代號）．
A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛重物時使小車能在軌道上勻速運(yùn)動
B．重物質(zhì)量增加后，可以改變小車釋放的初始位置
C．重物質(zhì)量增加后，可以減小小車的質(zhì)量
D．在重物與細(xì)繩之間接一力傳感器，用力傳感器讀數(shù)代替重物的重力．

Answer 1

分析 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀，由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度；
根據(jù)動能定理推導(dǎo)出s-t的表達(dá)式，畫圖線是線性關(guān)系的圖象最能反映規(guī)律；

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為9mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×10mm=0.50mm，
所以最終讀數(shù)為：9mm+0.50mm=9.50mm=0.950cm；
（2）根據(jù)動能定理：（F-f）s=$\frac{1}{2}$mv²
由公式可以看出，實(shí)驗(yàn)中還需要測出的物理量是小車靜止時遮光條中心到光電門中心的距離．
（3）由題圖與公式：（F-f）s=$\frac{1}{2}$mv²比較可知，當(dāng)摩擦力與拉力F相等時，速度為0，所以可知小車受到的摩擦力大小為2N
（4）由圖甲可知，該實(shí)驗(yàn)的過程中是用物塊的重力來代替拉力F，若以物塊與小車整體為研究對象，則：
a=$\frac{mg}{M+m}$，繩子的拉力：$F=Ma=\frac{Mmg}{M+m}=\frac{1}{1+\frac{m}{M}}•mg$
可知，物塊與小車之間的質(zhì)量差別越大，拉力就越接近mg，即m＜＜M時，滿足F=mg．
由以上的分析可知，圖象丙發(fā)生彎曲是由于不滿足m＜＜M的原因，所以為消除此誤差，可以在重物與細(xì)繩之間接一力傳感器，用力傳感器讀數(shù)代替重物的重力．
故選：D．
故答案為：（1）0.950；（2）小車靜止時遮光條中心到光電門中心的距離；（3）2；（4）D

點(diǎn)評 該題中，常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．處理實(shí)驗(yàn)時一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．