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，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置。当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，现利用图乙所示装置设计一个“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1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，窄片的宽度为d(且l>>d)，现在释放小车，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的挡光时间分别为和，不计空气阻力和光滑滑轮质量，滑轮和小车之间的轻质细线平行于木板。

(1)窄片k通过光电门1的速度表达式=_______。

(2)用米尺测量两光电门间距为1，则小车的加速度表达式a=_________。

(3)实验中，有位同学把钩码重力当作小车的合外力F，作出a-F图线，如图丙中的实线所示。试分析：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】 ⑴ ⑵ ⑶平衡摩擦力时木板倾角太大 没有满足小车质量远大于钩码的质量

【解析】（1）通过光电门1的速度表达式；
（2）通过光电门1的速度，通过光电门2的速度为，两光电门之间的距离为，根据公式，可得；

（3）当F为零时，加速度不为零，可知图线不过原点的原因是平衡摩擦力时木板的倾角过大；曲线上部弯曲的原因是没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量。