Question

20．光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图1所示，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．利用如图2所示装置测量滑块在导轨上滑行的加速度．图中导轨左侧固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧长度与导轨相比可忽略），弹簧右端与滑块接触，1和2是固定在导轨上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出．现使弹簧解除锁定，滑块获得一定的初速度后，水平向右运动．光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为△t₁=2.0×10^-2s和△t₂=6.0×10^-2s．用毫米刻度尺测量小滑块的宽度d，刻度尺示数如图3所示．

（1）读出小滑块的宽度d=0.62cm．
（2）小滑块通过光电门1的速度v₁=0.31m/s；小滑块通过光电门2的速度v₂=0.10m/s．（保留二位有效数字）
（3）现测得小滑块由光电门1到光电门2的时间间隔为△t=3.20s，则滑块的加速度大小为0.066m/s．（保留二位有效数字），方向与运动方向相反．（填“与运动方向相同”或“与运动方向相反”）

Answer 1

分析 （1）根据刻度尺直接读出小滑块的宽度．
（2）根据较短时间内的平均速度可以表示瞬时速度求出瞬时速度．
（3）根据加速度的定义式可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）由刻度尺可知，小滑块的宽度d=0.62cm：
（2）由于滑块通过光电门的时间极短，可以利用其平均速度来代替瞬时速度，因此有：
v₁=$\frac{d}{△{t}_{1}}$=$\frac{0.0062}{2×1{0}^{-2}}$=0.31m/s，
v₂=$\frac{d}{△{t}_{2}}$=$\frac{0.0062}{6×1{0}^{-2}}$=0.10m/s
（3）加速度a=$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{△t}$=$\frac{0.10-0.31}{3.20}$=-0.066m/s²，负号表示方向与运动方向相反；
故答案为：（1）0.62；（2）0.31；0.10；（3）0.066； 与运动方向相反．

点评 解决本题的关键是知道在较短时间内的平均速度可以表示瞬时速度，正确利用匀变速运动规律求解加速度的大小，难度不大，属于基础题．