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简答题

光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用如图乙所示的装置来测量滑块与长1m左右的木板间的动摩擦因数及被压缩弹簧的弹性势能,图中木板固定在水平面上,木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧的长度与木板相比可忽略),弹簧右端与滑块接触,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出。现使弹簧解除锁定,滑块获得一定的初速度后水平向右运动,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.0×10-2s和5.0×10-2s。用游标卡尺测量小滑块的宽度d,游标卡尺的示数如图丙所示。

(1)读出滑块的宽度d=______________cm;

(2)滑块通过光电门1的速度v1=______________m/s,通过光电门2的速度v2=______________m/s;

(3)若用米尺测量出两个光电门之间的距离为L,已知当地的重力加速度为g,则滑块与木板间的动摩擦因数的表达式为______________;(各量均用字母表示)

(4)若用米尺测量出滑块的初始位置到光电门2的距离为s,为测量被压缩弹簧的弹性势能,则还需测量的物理量是______________(说明其含义,并指明代表物理量的字母),被压缩弹簧的弹性势能可表示为______________(各量均用字母表示)。

正确答案

(1)5.50 

(2)2.75,1.10 

(3)

(4)滑块的质量m,mv22

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像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图甲所示装置测量滑块和长lm左右的木块间的动摩擦因数,图中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出。此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤,让滑块从木板的顶端滑下,光电门l、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为s和s。用游标卡尺测量小滑块的宽度d,卡尺示数如图乙所示。

(1)读出滑块的宽度d=________________cm。

(2)滑块通过光电门1的速度:v1=________________m/s,滑块通过光电门2的速度:v2=________________m/s。

(3)若仅提供一把米尺,已知当地的重力加速度为g,为完成测量,除了研究v1、v2和两个光电门之间的距离L外,还需测量的物理量是________________________________(说明各量的物理意义,同时指明代表物理量的字母)。

(4)用(3)中各量求解动摩擦因数的表达式μ=________________(用字母表示)。

正确答案

(1)5.015

(2)1.0,2.5

(3)P点到桌面高度h、重锤在桌面上所指的点与Q点的距离a、斜面的长度b

(4)

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光电计时器是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,其结构如图甲所示,a,b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a,b之间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,现利用图乙所示的装置设计一个“探究物体的加速度与合外力、质量的关系”的实验,图中AB是水平桌面,CD是一端带有定滑轮的长木板,为了平衡小车与木板间摩擦,将木板C端垫高,将光电门固定在靠近木板滑轮一端的F点(与之连接的光电计时器没有画出)。小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板上的E点由静止滑下,与光电门连接的计时器显示窄片K的挡光时间。

(1)用游标卡尺测量窄片的宽度d,如图丁所示,其读数为___cm。

(2)用米尺测量E,F两点间距为L,已知L>>d,与光电门连接的计时器显示的挡光时间为△t,则小车的加速度表达式a=___(结果用所给字母表示)。

(3)某同学在实验中保持小车质量M不变,改变砂与砂桶质量m,并将砂和砂桶的重力当做小车所受的合外力F,通过多次测量作出a-F图线,如图丙中实线所示,试分析图线不过坐标原点的原因是____,图线上部明显偏离直线的原因是____。

正确答案

(1)0.52

(2)

(3)木块垫得太高(或平衡摩擦力过度);砂和砂桶的质量m不满足远小于小车的质量M

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某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时,物体的加速度与质量之间的关系。

(1)做实验时,将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2;用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x,用游标卡尺测得遮光条宽度d。则滑块经过光电门1时的速度表达式v1=_____________;经过光电门2时的速度表达式v2=_____________,滑块加速度的表达式a=_____________。(以上表达式均用已知字母表示)。如图乙所示,若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为_____________mm。

(2)为了保持滑块所受的合力不变,可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲)。关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是

[     ]

A.M增大时,h增大,以保持二者乘积增大

B.M增大时,h减小,以保持二者乘积不变

C.M减小时,h增大,以保持二者乘积不变

D.M减小时,h减小,以保持二者乘积减小

正确答案

(1),8.15

(2)BC

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实验小组利用如图甲所示的实验装置来探究当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量之间的关系。

(1)由图甲中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离,由图乙中游标卡尺测得遮光条的宽度______________cm。该实验小组在做实验时,将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器可以读出遮光条通过电门1的时间和遮光条通过光电门2的时间,则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式为______________,滑块的加速度的表达式为______________。(以上表达式均用字母表示)

(2)在本次实验中,实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验,得到如下表所示的实验数据,其中当滑块的质量是350g时,,请根据(1)中得到的表达式计算出此时的加速度,并将结果填在下表中相应的位置。

正确答案

(1)0.480,

(2)1.24

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