Question

【题目】像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成。当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用如图所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）。小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2。

（1）用游标卡尺测量窄片K的宽度（如图）d=____________m（已知>>d），光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=2.50×10-2s、t2=1.25×10-2s；

（2）用米尺测量两光电门的间距为l，则小车的加速度表达式a=_________（各量均用（1）（2）里的已知量的字母表示）；

（3）该实验中，为了把沙和沙桶拉车的力当作小车受的合外力，就必须平衡小车受到的摩擦力，正确的做法是______________；

（4）某位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F，作出a-F图线。如图中的实线所示。试图线不通过坐标原点O的原因是____________；曲线上部弯曲的原因是____________

Answer 1

【答案】8.00×10-3m 0.15 推动小车，经过两个光电门的时间相等，说明小车做匀速运动 平衡摩擦力时木板倾角过大 砂和砂桶总质量不是远小于车受到的力，或砂和砂桶总重力不等于车受到的拉力 将车上钩码取下来挂到小桶上

【解析】

（1）20分度游标卡尺的精度为0.05mm，先读主尺，再看游标上那格与主尺对准。游标卡尺不估读。

（2）通过光电门测速度，由运动学知识可求加速度。

（3）正确的做法是轻推小车让其下滑，能做匀速运动，说明就平衡了摩擦力。

（4）平衡摩擦力时木板倾角太大，就会出现图示情况。把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F的条件是小车质量远大于沙和沙桶的质量

（1）20分度游标卡尺的精度为0.05mm，从主尺上能读出5mm，从游标上看第三格与主尺上对准，则读数为5mm+30.05mm=5.15mm=5.15×10-3m

（2）小车通过光电门1时的速度v1=，通过光电门2时的速度v2=，由v22-v12=2al，可解得小车的加速度表达式a=。

（3）正确的做法是不挂砂和砂桶，调节长木板的倾角，轻推小车让其下滑，直至两个光电计时器的读数相等为止。计时器的读数相等说明小车做匀速运动，小车受到的摩擦力与重力沿斜面向下的摩擦力大小相等。

（4）由图可知，开始小车所受拉力为零时，却产生了加速度，故操作过程中平衡摩擦力时木板倾角太大；随着外力F的增大，沙和沙桶的质量越来越大，最后出现了不能满足小车质量远大于沙和沙桶的质量，因此图线出现了上部弯曲。

故答案为：（1）5.15×10-3m；（2）；（3）不挂沙和沙桶，调节长木板的倾角，轻推小车让其下滑，直至两个光电计时器的读数相等为止；（4）平衡摩擦力时木板倾角太大，没有满足小车质量远大于沙和沙桶的质量