Question

12．光電計時器是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，每個光電門都由光發(fā)射和接收裝置組成．當(dāng)有物體從光電門中間通過時，與之相連的計時器就可以顯示物體的擋光時間．如圖甲所示，圖甲中NM是水平桌面、PM是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上相距為l的兩個光電門（與之連接的計時器沒有畫出）．滑塊A上固定著用于擋光的窄片K，讓滑塊A在重物B的牽引下從木板的頂端滑下，計時器分別顯示窄片K通過光電門1和光電門2的擋光時間分別為t₁和t₂；
（1）用游標(biāo)卡尺測量窄片K的寬度（如圖乙）d=5.15×10^-3m（已知L＞＞d）；
（2）用刻度尺測量兩光電門的間距為L，則滑塊的加速度表達式為a=$\frac{（\fraci3qvd6h{{t}_{2}}）^{2}-（\fracpvdemlt{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$（用字母表示）；
（3）利用該裝置還可以完成的實驗有：ACE
A．驗證牛頓第二定律
B．驗證A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒
C．測定滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)
D．只有木板光滑，才可以驗證牛頓第二定律
E．只有木板光滑，才可以驗證A、B組成的系統(tǒng)機械守恒定律．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
（2）根據(jù)極短時間內(nèi)平均速度等于瞬時速度求出滑塊通過光電門1、2的速度，結(jié)合速度位移公式求出滑塊加速度的表達式．
（3）根據(jù)所給實驗的實驗原理結(jié)合該實驗裝置可正確解答

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：5mm，游標(biāo)尺上第3個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為0.05×3mm=0.15mm，所以最終讀數(shù)為：5mm+0.15mm=5.15mm=5.15×10^-3m．
（2）由于擋光時間極短，因此可以利用其平均速度來代替瞬時速度，故有：${v}_{1}=\fracgyqho2v{{t}_{1}}$，${v}_{2}=\fracrda7h1c{{t}_{2}}$，
根據(jù)${{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}=2aL$得加速度為：a=$\frac{（\fraclt0o8v9{{t}_{2}}）^{2}-（\frac8zsprvt{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$．
（3）A、D、根據(jù)驗證牛頓第二定律的實驗原理可知，通過該裝置可以驗證牛頓第二定律，至于木板是否光滑對實驗沒有影響，故A正確，D錯誤；
B、E、要驗證系統(tǒng)機械能守恒，木板必須光滑，故B錯誤，E正確；
C、根據(jù)該實驗裝置可知，將木板平放，通過紙帶求出A、B運動的加速度大小，因此根據(jù) 牛頓第二定律有：m_Bg-m_Agμ=（m_A+m_B）a，由此可知可以求出測定滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)，故C正確．
故選：ACE．
故答案為：（1）5.15×10^-3，（2）$\frac{（\fracrpvyqjw{{t}_{2}}）^{2}-（\frac2mnuk11{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$，（3）ACE．

點評 解答實驗問題的關(guān)鍵是理解實驗原理，從而明確所需要的實驗設(shè)備，然后利用所學(xué)運動學(xué)規(guī)律解答實驗問題．