如圖甲所示的光電門傳感器是測定瞬時速度大小的儀器,其原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到接收端,當(dāng)固定在運(yùn)動物體上的一個已知寬度為d的擋光板通過光電門擋住紅外線時,和它連接的數(shù)字計時器可記下?lián)豕獾臅r間△t,則可以求出運(yùn)動物體通過光電門時的瞬時速度大。
(1)為了減小測量瞬時速度的誤差,應(yīng)該選擇寬度比較______(選填“寬”或“窄”)的擋光板.
(2)如圖乙所示是某同學(xué)利用光電門傳感器探究小車加速度與力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置,他將該光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn),用不同重物通過細(xì)線拉同一小車,小車每次都從同一位置A點(diǎn)由靜止釋放.
①如圖丙所示,用游標(biāo)卡尺測出擋光板的寬度d=______mm,實(shí)驗(yàn)時將小車從圖乙中的A點(diǎn)由靜止釋放,由數(shù)字計時器記下?lián)豕獍逋ㄟ^光電門時擋光的時問間隔△t=0.02s,則小車通過光電門時的瞬時速度大小為______m/s;
②實(shí)驗(yàn)中設(shè)小車的質(zhì)量為m1,重物的質(zhì)量為m2,則在m1與m2滿足關(guān)系______時可近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小與重物的重力大小相等;
③測出多組重物的質(zhì)量m2和對應(yīng)擋光板通過光電門的時間血,并算出小車經(jīng)過光電門時的速度△t,通過描點(diǎn)作出線性圖象,研究小車的加速度與力之間的關(guān)系.處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出______(選填“v-m2”或“v2-m2,”)圖象;
④某同學(xué)在③中作出的線性圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn),其可能的原因是______.

解:(1)極短時間內(nèi)的平均速度大小可以近似認(rèn)為是該時刻的瞬時速度大小,所以應(yīng)該選擇寬度比較窄的擋光板.
(2)①游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.05×10mm=0.50mm,
所以最終讀數(shù)為:11mm+0.50mm=11.50mm;
數(shù)字計時器記錄通過光電門的時間,由位移公式計算出物體通過光電門的平均速度,
用該平均速度代替物體的瞬時速度,故在遮光條經(jīng)過光電門時滑塊的瞬間速度為:v==0.575 m/s
②該實(shí)驗(yàn)的研究對象是小車,采用控制變量法研究.當(dāng)質(zhì)量一定時,研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系.
那么小車的合力怎么改變和測量呢?為消除摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響,可以把木板D的左端適當(dāng)墊高,以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車的合力就是繩子的拉力.
根據(jù)牛頓第二定律得:
對m2:m2g-F=m2a
對m1:F=m1a
解得:F=
當(dāng)m1>>m2時,即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)小于小車的重力,繩子的拉力近似等于重物的總重力.
③由題意可知,該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變,因此有:v2=2as=s,
由題意可知,m1、s不變,畫出v2-m2圖象,若圖象為過原點(diǎn)的直線,則說明外力和加速度成正比,故畫出v2-m2圖象可以直觀的得出結(jié)論.
④開始當(dāng)小車掛上重物時,加速度卻為零,線性圖象不通過坐標(biāo)原點(diǎn),故導(dǎo)致圖象不過原點(diǎn)的原因是木板傾角偏。凑f明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
故答案為:(1)窄
(2)①11.50,0.575
②m1>>m2
③v2-m2
④操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
分析:1、極短時間內(nèi)的平均速度大小可以近似認(rèn)為是該時刻的瞬時速度大。
2、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)勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式求出滑塊的加速度.
為使繩子的拉力等于重物的重力,M應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m;由題意可知,該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變,因此有:v2=2as=s,可知畫出v2-m圖象可以直觀的得出結(jié)論.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.
點(diǎn)評: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).
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證變力做功情況下的動能定理:在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電門Ⅰ、Ⅱ,將一力傳感器一端連在細(xì)線M上,另一端接在水平豎直擋光條,氣墊導(dǎo)軌左端固定位移傳感器(接收器).用變力轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪使滑塊沿軌道運(yùn)動,當(dāng)滑塊上擋光片經(jīng)過光電門Ⅰ時,光線被遮擋,光電門Ⅰ會輸出高電壓給相連的計算機(jī),在計算機(jī)上就顯示如圖乙中△t1段所示圖象,同時指令力傳感器以及位移傳感器工作,當(dāng)擋光片講過光電門Ⅱ時,計算機(jī)顯示圖象如圖乙中△t2段圖象所示,同時計算機(jī)指令力傳感器和位移傳感器停止工作,這樣計算機(jī)就得到這一過程滑塊的F-S圖象,如圖炳所示.
(1)實(shí)驗(yàn)前,將滑塊置于氣墊導(dǎo)軌上,滑塊、N不相連接,接通氣源,輕推滑塊,當(dāng)圖乙中的△t1
=
=
△t2(選填“>”、“<”或“=”)時,說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平.
(2)若測得豎直擋光條寬度為d,滑塊的質(zhì)量為m,通過計算機(jī)又讀出實(shí)驗(yàn)中圖乙中的△t1、△t2,請寫出實(shí)驗(yàn)中計算滑塊動能的增量△Ek的表達(dá)式
1
2
m
[(
d
△t2
)
2
-(
d
△t1
)
2
]
1
2
m
[(
d
△t2
)
2
-(
d
△t1
)
2
]
.(用已知量和測量量表示)
(3)通過計算機(jī)所繪F-s圖線可以算出滑塊所受力在s=0.8m內(nèi)這一過程中所做的功W,W=
56
56
J.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

在實(shí)驗(yàn)室中,兩組同學(xué)分別探究合力一定時,物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系.

(1)甲組同學(xué)使用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī))裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如圖1所示,①是固定在小車上位移傳感器的發(fā)射器部分,②是接收部分.在該實(shí)驗(yàn)中采用控制變量法,保持小車所受拉力不變,用鉤碼所受的重力作為小車所受拉力,利用圖示裝置,改變小車的質(zhì)量,多次重復(fù)測量.在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-1/M關(guān)系圖線.
①如果摩擦力不能忽略,則畫出的a-1/M圖線為圖2中的
.(填“甲”或“乙”或“丙”)
②該實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)畫出的圖線中AB段明顯偏離直線,如圖3所示,造成此誤差的主要原因是
C
C

A.小車與軌道之間存在摩擦
B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D.所用小車的質(zhì)量太大
(2)乙組同學(xué)利用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置來進(jìn)行實(shí)驗(yàn).
①做實(shí)驗(yàn)時,將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放,由數(shù)字計時器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過光電門1、2的時間分別為△t1、△t2;用刻度尺測得兩個光電門中心之間的距離x,用游標(biāo)卡尺測得遮光條寬度d.則滑塊經(jīng)過光電門1時的速度表達(dá)式v1=
d
t1
d
t1
;經(jīng)過光電門2時的速度表達(dá)式v2=
d
t2
d
t2
,滑塊加速度的表達(dá)式a=
(
d
t2
)
2
-(
d
t1
)
2
2x
(
d
t2
)
2
-(
d
t1
)
2
2x
.(以上表達(dá)式均用已知字母表示).
②為了保持滑塊所受的合力不變,可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端高度h,如圖4所示.關(guān)于“改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端的高度h”的正確操作方法是
BC
BC

A.M增大時,h增大,以保持二者乘積增大
B.M增大時,h減小,以保持二者乘積不變
C.M減小時,h增大,以保持二者乘積不變
D.M減小時,h減小,以保持二者乘積減。

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

如圖甲所示的光電門傳感器是測定瞬時速度大小的儀器,其原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到接收端,當(dāng)固定在運(yùn)動物體上的一個已知寬度為d的擋光板通過光電門擋住紅外線時,和它連接的數(shù)字計時器可記下?lián)豕獾臅r間△t,則可以求出運(yùn)動物體通過光電門時的瞬時速度大。精英家教網(wǎng)
(1)為了減小測量瞬時速度的誤差,應(yīng)該選擇寬度比較
 
(選填“寬”或“窄”)的擋光板.
(2)如圖乙所示是某同學(xué)利用光電門傳感器探究小車加速度與力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置,他將該光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn),用不同重物通過細(xì)線拉同一小車,小車每次都從同一位置A點(diǎn)由靜止釋放.精英家教網(wǎng)
①如圖丙所示,用游標(biāo)卡尺測出擋光板的寬度d=
 
mm,實(shí)驗(yàn)時將小車從圖乙中的A點(diǎn)由靜止釋放,由數(shù)字計時器記下?lián)豕獍逋ㄟ^光電門時擋光的時問間隔△t=0.02s,則小車通過光電門時的瞬時速度大小為
 
m/s;
②實(shí)驗(yàn)中設(shè)小車的質(zhì)量為m1,重物的質(zhì)量為m2,則在m1與m2滿足關(guān)系
 
時可近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小與重物的重力大小相等;
③測出多組重物的質(zhì)量m2和對應(yīng)擋光板通過光電門的時間血,并算出小車經(jīng)過光電門時的速度△t,通過描點(diǎn)作出線性圖象,研究小車的加速度與力之間的關(guān)系.處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出
 
(選填“v-m2”或“v2-m2,”)圖象;
④某同學(xué)在③中作出的線性圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn),其可能的原因是
 

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科目:高中物理 來源:2013年高考物理備考復(fù)習(xí)卷B15:力學(xué)實(shí)驗(yàn)(解析版) 題型:填空題

如圖甲所示的光電門傳感器是測定瞬時速度大小的儀器,其原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到接收端,當(dāng)固定在運(yùn)動物體上的一個已知寬度為d的擋光板通過光電門擋住紅外線時,和它連接的數(shù)字計時器可記下?lián)豕獾臅r間△t,則可以求出運(yùn)動物體通過光電門時的瞬時速度大。
(1)為了減小測量瞬時速度的誤差,應(yīng)該選擇寬度比較    (選填“寬”或“窄”)的擋光板.
(2)如圖乙所示是某同學(xué)利用光電門傳感器探究小車加速度與力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置,他將該光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn),用不同重物通過細(xì)線拉同一小車,小車每次都從同一位置A點(diǎn)由靜止釋放.
①如圖丙所示,用游標(biāo)卡尺測出擋光板的寬度d=    mm,實(shí)驗(yàn)時將小車從圖乙中的A點(diǎn)由靜止釋放,由數(shù)字計時器記下?lián)豕獍逋ㄟ^光電門時擋光的時問間隔△t=0.02s,則小車通過光電門時的瞬時速度大小為    m/s;
②實(shí)驗(yàn)中設(shè)小車的質(zhì)量為m1,重物的質(zhì)量為m2,則在m1與m2滿足關(guān)系    時可近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小與重物的重力大小相等;
③測出多組重物的質(zhì)量m2和對應(yīng)擋光板通過光電門的時間血,并算出小車經(jīng)過光電門時的速度△t,通過描點(diǎn)作出線性圖象,研究小車的加速度與力之間的關(guān)系.處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出    (選填“v-m2”或“v2-m2,”)圖象;
④某同學(xué)在③中作出的線性圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn),其可能的原因是   

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