Question

12．如圖所示的裝置，可用于探究恒力做功與速度變化的關系．水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤．實驗首先保持軌道水平，通過調整砝碼盤里砝碼的質量讓小車做勻速運動以實現平衡摩擦力，再進行后面的操作，并在實驗中獲得以下測量數據：小車、力傳感器和擋光板的總質量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質量m₀，擋光板的寬度d，光電門1和2的中心距離s．
（1）實驗需用螺旋測微器測量擋光板的寬度d，如圖所示，d=1.702 mm

（2）某次實驗過程：力傳感器的讀數為F，小車通過光電門1和2的擋光時間分別為t₁、t₂（小車通過光電門2后，砝碼盤才落地），砝碼盤和砝碼的質量為m，已知重力加速度為g，則對該小車，實驗要驗證的表達式是C
A．mgs=$\frac{1}{2}$M（$\frace4zi675{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\fracy9x423c{{t}_{1}}$）²         
B．（m-m₀）gs=$\frac{1}{2}$M（$\fracz0xq3vn{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\frac2qwwff3{{t}_{1}}$）²   
C．（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$M（$\fracsqnxydy{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\frachmp1dyi{{t}_{1}}$）²   
D．Fs=$\frac{1}{2}$M（$\frac1wutwn0{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\fracgzyt2ji{{t}_{1}}$）²．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器的讀數方法是固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀；
（2）光電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度，根據功能關系可以求出需要驗證的關系式．

解答 解：（1）螺旋測微器的固定刻度讀數為1.5mm．可動刻度讀數為0.01×20.2mm=0.202mm，所以最終讀數為：1.5mm+0.202mm=1.702mm；
（2）由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．
滑塊通過光電門1速度為：v₁=$\fraclviebjh{{t}_{1}}$，滑塊通過光電門2速度為：v₂=$\frac488nkad{{t}_{2}}$，
平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質量m₀，則摩擦力大小為m₀g；
根據功能關系需要驗證的關系式為：（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$mv₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²，
即：（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$m（$\fracd7u9nsg{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$m（$\frac8und3gi{{t}_{1}}$）²，故ABD錯誤，C正確，故選：C．
故答案為：（1）1.702；（2）C．

點評 了解光電門測量瞬時速度的原理，實驗中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時明確實驗原理是解答實驗問題的前提．