Question

17．某活動(dòng)小組用如圖甲所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)，將光電門固定在水平軌道上，用重物通過細(xì)線拉小車，測出小車質(zhì)量為M且保持不變，改變所掛重物質(zhì)量多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次小車都從同一位置由靜止釋放．用重物所受重力的大小當(dāng)做小車所受的拉力F．測出多組重物重力和相應(yīng)小車經(jīng)過電門時(shí)的速度v．

（1）用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d=0.950cm；
（2）實(shí)驗(yàn)中還需要測出的物理量是小車靜止時(shí)遮光條中心到光電門中心的距離；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，作出v²-F圖象如圖丙所示，由圖象可知小車受到的摩擦力大小為2N；
（4）重物質(zhì)量較大時(shí)，v²-F圖象的ab段明顯彎曲，為消除此誤差，下列措施可行的是D（選填字母代號）．
A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛重物時(shí)使小車能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)
B．重物質(zhì)量增加后，可以改變小車釋放的初始位置
C．重物質(zhì)量增加后，可以減小小車的質(zhì)量
D．在重物與細(xì)繩之間接一力傳感器，用力傳感器讀數(shù)代替重物的重力．

Answer 1

分析 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，由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度；
根據(jù)動(dòng)能定理推導(dǎo)出s-t的表達(dá)式，畫圖線是線性關(guān)系的圖象最能反映規(guī)律；

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為9mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×10mm=0.50mm，
所以最終讀數(shù)為：9mm+0.50mm=9.50mm=0.950cm；
（2）根據(jù)動(dòng)能定理：（F-f）s=$\frac{1}{2}$mv²
由公式可以看出，實(shí)驗(yàn)中還需要測出的物理量是小車靜止時(shí)遮光條中心到光電門中心的距離．
（3）由題圖與公式：（F-f）s=$\frac{1}{2}$mv²比較可知，當(dāng)摩擦力與拉力F相等時(shí)，速度為0，所以可知小車受到的摩擦力大小為2N
（4）由圖甲可知，該實(shí)驗(yàn)的過程中是用物塊的重力來代替拉力F，若以物塊與小車整體為研究對象，則：
a=$\frac{mg}{M+m}$，繩子的拉力：$F=Ma=\frac{Mmg}{M+m}=\frac{1}{1+\frac{m}{M}}•mg$
可知，物塊與小車之間的質(zhì)量差別越大，拉力就越接近mg，即m＜＜M時(shí)，滿足F=mg．
由以上的分析可知，圖象丙發(fā)生彎曲是由于不滿足m＜＜M的原因，所以為消除此誤差，可以在重物與細(xì)繩之間接一力傳感器，用力傳感器讀數(shù)代替重物的重力．
故選：D．
故答案為：（1）0.950；（2）小車靜止時(shí)遮光條中心到光電門中心的距離；（3）2；（4）D

點(diǎn)評 該題中，常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．