Question

12．如圖所示的裝置，可用于探究恒力做功與速度變化的關(guān)系．水平軌道上安裝兩個(gè)光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過(guò)定滑輪掛上砝碼盤．實(shí)驗(yàn)首先保持軌道水平，通過(guò)調(diào)整砝碼盤里砝碼的質(zhì)量讓小車做勻速運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)平衡摩擦力，再進(jìn)行后面的操作，并在實(shí)驗(yàn)中獲得以下測(cè)量數(shù)據(jù)：小車、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，平衡摩擦力時(shí)砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m₀，擋光板的寬度d，光電門1和2的中心距離s．
（1）實(shí)驗(yàn)需用螺旋測(cè)微器測(cè)量擋光板的寬度d，如圖所示，d=1.702 mm

（2）某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程：力傳感器的讀數(shù)為F，小車通過(guò)光電門1和2的擋光時(shí)間分別為t₁、t₂（小車通過(guò)光電門2后，砝碼盤才落地），砝碼盤和砝碼的質(zhì)量為m，已知重力加速度為g，則對(duì)該小車，實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式是C
A．mgs=$\frac{1}{2}$M（$\fracjjbfl5f{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\fracph3r9nf{{t}_{1}}$）²         
B．（m-m₀）gs=$\frac{1}{2}$M（$\fraclxtbtrl{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\frachbd5pzz{{t}_{1}}$）²   
C．（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$M（$\fraczzlnpff{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\fracbdxbpff{{t}_{1}}$）²   
D．Fs=$\frac{1}{2}$M（$\fracv57v5zh{{t}_{2}}$） ²-$\frac{1}{2}$M（$\fracdnfplt9{{t}_{1}}$）²．

Answer 1

分析 （1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀；
（2）光電門測(cè)速度的原理是用平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗(yàn)證的關(guān)系式．

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1.5mm．可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×20.2mm=0.202mm，所以最終讀數(shù)為：1.5mm+0.202mm=1.702mm；
（2）由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度．
滑塊通過(guò)光電門1速度為：v₁=$\fracnhrnpj5{{t}_{1}}$，滑塊通過(guò)光電門2速度為：v₂=$\frac55bh5xl{{t}_{2}}$，
平衡摩擦力時(shí)砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m₀，則摩擦力大小為m₀g；
根據(jù)功能關(guān)系需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$mv₂²-$\frac{1}{2}$mv₁²，
即：（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$m（$\frachxppvnp{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$m（$\frac3fnn597{{t}_{1}}$）²，故ABD錯(cuò)誤，C正確，故選：C．
故答案為：（1）1.702；（2）C．

點(diǎn)評(píng) 了解光電門測(cè)量瞬時(shí)速度的原理，實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對(duì)象和研究過(guò)程，對(duì)于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時(shí)明確實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的前提．