Question

18．如圖甲所示是某同學探究加速度與力的關系的實驗裝置．他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，力傳感器可直接測出繩中拉力，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．氣墊導軌摩擦阻力很小可忽略不計，由于遮光條的寬度很小，可
認為遮光條通過光電門時速度不變．
（1）該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=2.25mm．
（2）實驗時，該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d，將滑塊從A位置由靜止釋放，測量遮光條到光電門的距離L，若要得到滑塊的加速度，還需由數字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t；
（3）下列不必要的一項實驗要求是A
A．應使滑塊質量遠大于鉤碼和力傳感器的總質量
B．應使A位置與光電門間的距離適當大些
C．應將氣墊導軌調節(jié)水平
D．應使細線與氣墊導軌平行
（4）改變鉤碼質量，測出對應的力傳感器的示數F，已知滑塊總質量為M，用（2）問中已測物理量和已給物理量寫出M和F間的關系表達式F=$\frac{M09a8wer^{2}}{2L{t}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺讀數結果等于固定刻度讀數加上可動刻度讀數，不需要估讀；
（2）用極短時間內的平均速度表示瞬時速度，滑塊經過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經過光電門的平均速度；
（3）從實驗原理和實驗誤差角度分析操作的步驟；
（4）根據運動學公式計算加速度，根據牛頓第二定律F=Ma計算表達式．

解答 解：（1）由圖知第5條刻度線與主尺對齊，d=2mm+5×0.05mm=2.25 mm；
（2）已知初速度為零，位移為L，要計算加速度，需要知道末速度，故需要由數字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t；
（3）A、拉力是直接通過傳感器測量的，故與小車質量和鉤碼質量大小關系無關，故A正確．
B、應使A位置與光電門間的距離適當大些，有利于減小誤差，故B錯誤．
C、應將氣墊導軌調節(jié)水平，使拉力才等于合力，故C錯誤．
D、要保持拉線方向與氣墊導軌平行，拉力才等于合力，故D錯誤．
故選：A．
（4）滑塊到達光電門的速度v=$\frac9o9gygm{t}$；
根據勻加速運動的速度位移的關系公式得：a=$\frac{{v}^{2}-0}{2L}$=$\frac{h7u0tzy^{2}}{2L{t}^{2}}$；
根據牛頓第二定律得到：F=Ma=$\frac{Mwean7bo^{2}}{2L{t}^{2}}$；
故答案為：（1）2.25；（2）時間t；（3）A；（4）$\frac{Mqhwqyj9^{2}}{2L{t}^{2}}$．

點評 本題考查了實驗數據處理，本題要知道滑塊經過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經過光電門的平均速度．要求能夠根據實驗原理分析操作的合理性．