Question

13．如圖甲所示的裝置由氣墊導軌、兩個光電門、滑塊和沙桶等組成．光電門可以測出滑塊分別通過兩個光電門的時間△t₁和△t₂，導軌標尺可以測出兩個光電門間的距離L，游標卡尺測量遮光片的寬度d，另用天平測出滑塊和沙與沙桶的質(zhì)量分別為M和m，回答下列問題：

①測量d時，某次游標卡尺（主尺的最小分度為1mm）的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為11.30 mm．
②若用該裝置來驗證牛頓第二定律，以下說法不正確的是A．
A．該裝置可以不平衡摩擦力也不需要將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平
B．如果氣墊導軌水平則輕推滑塊勻速滑動時，通過兩個光電門的時間△t₁和△t₂必相等
C．實驗時，多次在同一條件下重復實驗取擋光片通過兩光電門時間的平均值以減小偶然誤差
③若用此裝置中滑塊受到線的拉力即合外力F 可用M、m、L和時間△t₁和△t₂表示為F=$M\frac{{（\fraclzvhtlf{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracx9dr9vb{△{t}_{1}}）}^{2}}{2L}$．
④通過計算比較發(fā)現(xiàn)滑塊受到的線的拉力F與沙和沙桶的重力不相等且相差較大，是因為不滿足M＞＞m．

Answer 1

分析 掌握游標卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度求出滑塊先后通過兩個光電門的瞬時速度，再根據(jù)勻變速直線運動位移速度公式求出加速度，再結(jié)合牛頓第二定律求出F，只有當M＞＞m時，才可以用沙和沙桶的重力來代替滑塊受到的線的拉力F．

解答 解：①游標卡尺的主尺讀數(shù)為11mm，游標尺上第6個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數(shù)為6×0.05mm=0.30mm，所以最終讀數(shù)為：11mm+0.30mm=11.30mm．
②A、該裝置可以不平衡摩擦力，但需要將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平，故A錯誤；
B、如果氣墊導軌水平則輕推滑塊勻速滑動時，則速度相等，所以通過兩個光電門的時間△t₁和△t₂必相等，故B正確；
C、實驗時，多次在同一條件下重復實驗取擋光片通過兩光電門時間的平均值以減小偶然誤差，故C正確．
本題選錯誤的
故選：A
③滑塊通過兩光電門的瞬時速度分別為v₁=$\fracd79dpdz{△{t}_{1}}$，v₂=$\fracttdljdr{△{t}_{2}}$，
根據(jù)勻變速直線運動，速度位移公式得：a=$\frac{{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}}{2L}$=$\frac{{（\fracttpdbf7{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracfbz1559{△{t}_{1}}）}^{2}}{2L}$，
根據(jù)牛頓第二定律得：F=Ma=$M\frac{{（\fracp9hftj9{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracjlvdbpt{△{t}_{1}}）}^{2}}{2L}$，
④只有當M＞＞m時，才可以用沙和沙桶的重力來代替滑塊受到的線的拉力F，所以通過計算比較發(fā)現(xiàn)滑塊受到的線的拉力F與沙和沙桶的重力不相等且相差較大，是因為不滿足M＞＞m．
故答案為：①11.30；②A；③$M\frac{{（\fraclv5pj99{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracjdplrh5{△{t}_{1}}）}^{2}}{2L}$；④不滿足M＞＞m

點評 掌握游標卡尺的讀數(shù)方法，知道用重物重力表示小車所受合力的處理方法，知道極短時間內(nèi)的平均速度可以表示瞬時速度，難度適中．