Question

4．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）實驗需用螺旋測微器測量擋光板的寬度d，如圖2所示，d=1.702 mm
（2）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），砝碼盤和砝碼的質量為m，已知重力加速度為g，則對該小車，實驗要驗證的表達式是C
A．mgs=$\frac{1}{2}$M（$\fracp9vv5xb5{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\fracp9vv5xb5{{t}_{1}}$）²            B．（m-m₀）gs=$\frac{1}{2}$M（$\fracp9vv5xb5{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\fracp9vv5xb5{{t}_{1}}$）²
C．（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}$M（$\fracp9vv5xb5{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\fracp9vv5xb5{{t}_{1}}$）²      D．Fs=$\frac{1}{2}$M（$\fracp9vv5xb5{{t}_{2}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\fracp9vv5xb5{{t}_{1}}$）²．

Answer 1

分析 （1）螺旋測微器的讀數方法是固定刻度讀數加上可動刻度讀數，在讀可動刻度讀數時需估讀．
（2）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

解答 解：（1）螺旋測微器的固定刻度讀數為1.5mm．可動刻度讀數為0.01×20.2mm=0.202mm，所以最終讀數為：1.5mm+0.202mm=1.702mm；
（2）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：${v}_{1}=\fracp9vv5xb5{{t}_{1}}$
滑塊通過光電門2速度為：${v}_{2}=\fracp9vv5xb5{{t}_{2}}$
根據功能關系需要驗證的關系式為：（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$
即：（F-m₀g）s=$\frac{1}{2}M{（\fracp9vv5xb5{{t}_{2}}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\fracp9vv5xb5{{t}_{1}}）}^{2}$．
故選：C
故答案為：（1）1.702；（2）C

點評 了解光電門測量瞬時速度的原理，實驗中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統我們要考慮全面，同時明確實驗原理是解答實驗問題的前提．