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=mm．
（2）下列實驗要求中不必要的一項是（請填寫選項前對應的字母）．
A．應使滑塊質量遠大于鉤碼和力傳感器的總質量
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量M和A、B間的距離L不變，改變鉤碼質量m，測出對應的力傳感器的示數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，處理數據時應作出的圖象是（請填寫選項前對應的字母）．
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）游標卡尺讀數結果等于固定刻度讀數加上可動刻度讀數，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）根據運動學公式計算加速度，根據牛頓第二定律F=Ma計算表達式，從而確定處理數據時應作什么圖象．

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，故與小車質量和鉤碼質量大小關系無關，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、應將氣墊導軌調節水平，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）根據牛頓第二定律得a=$\frac{F}{M}$，
那么$（\fracp9vv5xb5{t}）^{2}=2（\frac{F}{M}）L$
解得：t²=$\frac{Mp9vv5xb5^{2}}{2LF}$
所以研究滑塊的加速度與力的關系，處理數據時應作出$\frac{1}{{t}^{2}}-F$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 本題要知道滑塊經過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經過光電門的平均速度．要求能夠根據實驗原理分析操作的合理性．