Question

【題目】如圖1所示的裝置，可用于探究恒力做功與速度變化的關系．水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤．實驗首先保持軌道水平，通過調整砝碼盤里砝碼的質量讓小車做勻速運動以實現平衡摩擦力，再進行后面的操作，并在實驗中獲得以下測量數據：小車、力傳感器和擋光板的總質量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質量m0，擋光板的寬度d，光電門1和2的中心距離s．

（1）該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于車的質量 （填“需要”或“不需要”）

（2）實驗需用游標卡尺測量擋光板的寬度d，如圖2所示，d= mm

（3）某次實驗過程：力傳感器的讀數為F，小車通過光電門1和2的擋光時間分別為t1、t2（小車通過光電門2后，砝碼盤才落地），已知重力加速度為g，則對該小車實驗要驗證 的表達式是 ．

Answer 1

【答案】（1）5.50mm．（2）C.

【解析】試題分析：（1）該實驗中由于已經用傳感器測出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．

（2）游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．游標的零刻度線超過主尺上的刻度數為主尺讀數，游標讀數等于分度乘以對齊的根數．

（3）光電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度，根據功能關系可以求出需要驗證的關系式．

解：解：（1）該實驗中由于已經用傳感器測出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．

（2）游標卡尺的主尺讀數為5mm，游標讀數等于0.05×10mm=0.50mm，

所以最終讀數為：5mm+0.50mm=5.50mm．

（3）由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．

滑塊通過光電門1速度為：，

滑塊通過光電門2速度為：，

根據功能關系需要驗證的關系式為：．

故答案為：

（1）不需要；

（2）5.50；

（3）．