Question

12．光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常見(jiàn)計(jì)時(shí)儀器，每個(gè)光電門都由光發(fā)射和接收裝置組成．當(dāng)有物體從光電門中間通過(guò)時(shí)，與之相連的計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間．如圖甲所示，圖甲中NM是水平桌面、PM是一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板，1、2是固定在木板上相距為l的兩個(gè)光電門（與之連接的計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫出）．滑塊A上固定著用于擋光的窄片K，讓滑塊A在重物B的牽引下從木板的頂端滑下，計(jì)時(shí)器分別顯示窄片K通過(guò)光電門1和光電門2的擋光時(shí)間分別為t₁和t₂；
（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量窄片K的寬度（如圖乙）d=5.15×10^-3m（已知L＞＞d）；
（2）用刻度尺測(cè)量?jī)晒怆婇T的間距為L(zhǎng)，則滑塊的加速度表達(dá)式為a=$\frac{（\fracgleymus{{t}_{2}}）^{2}-（\fracyt5oc9l{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$（用字母表示）；
（3）利用該裝置還可以完成的實(shí)驗(yàn)有：ACE
A．驗(yàn)證牛頓第二定律
B．驗(yàn)證A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
C．測(cè)定滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
D．只有木板光滑，才可以驗(yàn)證牛頓第二定律
E．只有木板光滑，才可以驗(yàn)證A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械守恒定律．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
（2）根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)平均速度等于瞬時(shí)速度求出滑塊通過(guò)光電門1、2的速度，結(jié)合速度位移公式求出滑塊加速度的表達(dá)式．
（3）根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合該實(shí)驗(yàn)裝置可正確解答

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：5mm，游標(biāo)尺上第3個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為0.05×3mm=0.15mm，所以最終讀數(shù)為：5mm+0.15mm=5.15mm=5.15×10^-3m．
（2）由于擋光時(shí)間極短，因此可以利用其平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度，故有：${v}_{1}=\fracxwu90nw{{t}_{1}}$，${v}_{2}=\fracb0kyb0c{{t}_{2}}$，
根據(jù)${{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}=2aL$得加速度為：a=$\frac{（\fracme0z9ha{{t}_{2}}）^{2}-（\fracufos4rp{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$．
（3）A、D、根據(jù)驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)原理可知，通過(guò)該裝置可以驗(yàn)證牛頓第二定律，至于木板是否光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響，故A正確，D錯(cuò)誤；
B、E、要驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，木板必須光滑，故B錯(cuò)誤，E正確；
C、根據(jù)該實(shí)驗(yàn)裝置可知，將木板平放，通過(guò)紙帶求出A、B運(yùn)動(dòng)的加速度大小，因此根據(jù) 牛頓第二定律有：m_Bg-m_Agμ=（m_A+m_B）a，由此可知可以求出測(cè)定滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，故C正確．
故選：ACE．
故答案為：（1）5.15×10^-3，（2）$\frac{（\fracezsvecf{{t}_{2}}）^{2}-（\fracufohqoc{{t}_{1}}）^{2}}{2L}$，（3）ACE．

點(diǎn)評(píng) 解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵是理解實(shí)驗(yàn)原理，從而明確所需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，然后利用所學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題．