Question

【題目】像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，其結構如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發射和接收裝置。當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間，現利用圖乙所示裝置設計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質量關系”的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板。1、2是固定在木板上間距為1的兩個光電門(與之連接的兩個光電計時器沒有畫出)，小車上固定著用于擋光的窄片k，窄片的寬度為d(且l>>d)，現在釋放小車，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片k的擋光時間分別為和，不計空氣阻力和光滑滑輪質量，滑輪和小車之間的輕質細線平行于木板。

(1)窄片k通過光電門1的速度表達式=_______。

(2)用米尺測量兩光電門間距為1，則小車的加速度表達式a=_________。

(3)實驗中，有位同學把鉤碼重力當作小車的合外力F，作出a-F圖線，如圖丙中的實線所示。試分析：圖線不通過坐標原點O的原因是___________；曲線上部彎曲的原因是_________ 。

Answer 1

【答案】 ⑴ ⑵ ⑶平衡摩擦力時木板傾角太大 沒有滿足小車質量遠大于鉤碼的質量

【解析】（1）通過光電門1的速度表達式；
（2）通過光電門1的速度，通過光電門2的速度為，兩光電門之間的距離為，根據公式，可得；

（3）當F為零時，加速度不為零，可知圖線不過原點的原因是平衡摩擦力時木板的傾角過大；曲線上部彎曲的原因是沒有滿足小車質量遠大于砂和砂桶的質量。