Question

4．某學習小組用圖甲所示的實驗裝置探究“動能定理”．他們在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．

（1）某同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=2.30mm．
（2）下列實驗要求中不必要的一項是A（請?zhí)顚戇x項前對應的字母）．
A．應使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量
B．應使A位置與光電門間的距離適當大些
C．應將氣墊導軌調(diào)至水平
D．應使細線與氣墊導軌平行
（3）實驗時保持滑塊的質(zhì)量M和A、B間的距離L不變，改變鉤碼質(zhì)量m，測出對應的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，研究滑塊動能變化與合外力對它所做功的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出的圖象是C（請?zhí)顚戇x項前對應的字母）．
A．作出“t-F圖象”B．作出“t²-F圖象”
C．作出“t²-$\frac{1}{F}$圖象”D．作出“$\frac{1}{t}-{F^2}$圖象”

Answer 1

分析 （1）游標卡尺讀數(shù)結果等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，不需要估讀；
（2）從實驗原理和實驗誤差角度分析操作的步驟；
（3）根據(jù)運動學公式計算加速度，根據(jù)牛頓第二定律F=Ma計算表達式，從而確定處理數(shù)據(jù)時應作什么圖象．

解答 解：（1）由圖知第5條刻度線與主尺對齊，d=2mm+6×0.05mm=2.30mm；
（2）A、拉力是直接通過傳感器測量的，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關系無關，故A不必要；
B、應使A位置與光電門間的距離適當大些，有利于減小誤差，故B是必要的；
C、應將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平，保持拉線方向與木板平面平行，這樣拉力才等于合力，故CD是必要的；
本題選不必要的，
故選：A．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得a=$\frac{F}{M}$，
那么$（\fracjnbftnr{t}）^{2}=2（\frac{F}{M}）L$
解得：t²=$\frac{Mnnrvnz7^{2}}{2LF}$
所以研究滑塊的加速度與力的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出$\frac{1}{{t}^{2}}$圖象或作出t²-$\frac{1}{F}$圖象，故C正確．
故選：C
故答案為：（1）2.30；（2）A；（3）C

點評 本題要知道滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．要求能夠根據(jù)實驗原理分析操作的合理性．