Ⅰ．像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，其結構如圖甲如示a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置．當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用圖乙所示裝置設計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質量關系的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門（與之連接的兩上光電計時器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．
（1）用游標卡尺測量窄片K的寬度d（已知L＞＞d），光電門1，2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1、t2．則窄片K通過光電門1的速度表達式v1=
d
t1
d
t1
．
（2）用米尺測量兩光電門間距為L，則小車的加速度表達式a=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2
．
（3）該實驗中，為了把砂和砂桶拉車的力當作小車受的合外力，就必須平衡小車受到的摩擦力，正確的做法是
不掛砂和砂桶，調節(jié)長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電門的讀數(shù)相等為止
不掛砂和砂桶，調節(jié)長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電門的讀數(shù)相等為止
_．
（4）實驗中，有位同學通過測量，把砂和砂桶的重力當作小車的合外力F，作出a-F圖線，如圖丙中的實線所示．試分析：圖線不通過坐標原點O的原因是
平衡摩擦力時木板傾角太大
平衡摩擦力時木板傾角太大
；曲線上部彎曲的原因
沒有滿足小車質量遠大于砂和砂桶的質量
沒有滿足小車質量遠大于砂和砂桶的質量
．

Ⅱ．（1）電磁打點計時器是一種計時的儀器，使用時要注意調節(jié)好振針的高度，如果振針的位置過低，打出的紙帶的點跡是
短線
短線
，還會對紙帶產(chǎn)生
較大阻力
較大阻力
，對實驗結果有較大的影響．利用打點計時器和如圖1的其它器材可以開展多項實驗探究，其主要步驟如下：
a、按裝置安裝好器材并連好電路
b、接通電源，釋放紙帶，讓重錘由靜止開始自由下落
c、關閉電源，取出紙帶．更換紙帶，重復步驟b，打出幾條紙帶
d、選擇一條符合實驗要求的紙帶，數(shù)據(jù)如圖2（相鄰計數(shù)點的時間為T），
（2）進行數(shù)據(jù)處理

①若是探究重力做功和物體動能的變化的關系．需求出重錘運動到各計數(shù)點的瞬時速度，試表示在B點時重錘運動的瞬時速度VB=
s2+s3
2T
s2+s3
2T
．
②若是測量重力加速度g．為減少實驗的偶然誤差，采用逐差法處理數(shù)據(jù)，則加速度大小可以表示為g=
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
．
③如果求出的加速度值與當?shù)刂亓铀俣裙J的值g′有較大差距，說明實驗過程存在較大的阻力，若要測出阻力的大小，則還需測量的物理量是
重錘的質量m
重錘的質量m
．試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=
m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
〕
m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
〕
．
分析：Ⅰ．（1）利用光電門測速度時是利用了平均速度代替瞬時速度的原理；
（2）根據(jù)運動學公式v2-v02=2as，可以寫出加速度的表達式；
（3）該實驗中是通過把木板一端抬高，讓小車的重力沿斜面的分力與摩擦力平衡的方法進行的；
（4）根據(jù)牛頓第二定律結合圖象特點即可正確解答．
Ⅱ．
①在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，據(jù)此可以求出C點的速度大小
②采用逐差法可有效利用數(shù)據(jù)，再采用求平均值的辦法可更好地減小誤差
③重物下落過程中受重力和阻力，根據(jù)牛頓第二定律求出平均阻力大小．
解答：解：（1）由于窄片K的寬度為d很小，因此可以利用其平均速度代替物體的瞬時速度，故窄片K通過光電門1的速度表達式為：v1=
d
t1

（2）窄片K通過光電門2的速度表達式：v2=
d
t2

根據(jù)運動學公式v2-v02=2as有：a=
v2-v02
2s
=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2

（3）在該實驗中，平衡摩擦力的思路是：抬高木板一端，讓小車的重力沿斜面分力與摩擦力平衡，當觀察到小車勻速運動時，說明摩擦力已經(jīng)被平衡，故具體操作是：不掛砂和砂桶，調節(jié)長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電門的讀數(shù)相等為止．
（4）根據(jù)丙圖可知，當沒有掛砂和砂桶時，小車產(chǎn)生了加速度，因此說明平衡摩擦力時木板傾角太大；隨著F的增大，即砂和砂桶質量的增大，不在滿足砂和砂桶遠小于小車的質量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象．
Ⅱ．（1）如果振針的位置過低，打出的紙帶的點跡是短線，還會對紙帶產(chǎn)生較大阻力；
（2）：①在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，故B點的速度為：
VB=
s2+s3
2T

②利用勻變速直線運動的推論相鄰相等時間內的位移差△x=at2
所以，xm-xn=（m-n）aT2，本著有效利用數(shù)據(jù)，采用求平均值的辦法減小誤差的辦法，
本實驗中，g=
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2

③還需要測量的物理量是重錘的質量m．
重物下落過程中受重力mg和阻力F，根據(jù)牛頓第二定律得：
F合=mg-F=mg′
∴F=mg-mg′=m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
〕
故答案為：Ⅰ．（1）
d
t1
       （2）
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2L
t
2
1
?
t
2
2

（3）不掛砂和砂桶，調節(jié)長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電門的讀數(shù)相等為止．   
（4）平衡摩擦力時木板傾角太大；沒有滿足小車質量遠大于砂和砂桶的質量．
Ⅱ．（1）短線，較大阻力，
（2）①
s2+s3
2T
．②
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
．
③重錘的質量m，m〔g′-
(S3+S4)-(S1+S2 )
4T2
〕
點評：對于實驗問題一定要明確實驗原理，并且親自動手實驗，熟練應用所學基本規(guī)律解決實驗問題．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，其結構如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用圖乙所示裝置設計一個“驗證物體運動的加速度與合外力、質量關系”的實驗，圖中NQ是水平桌面，PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2

（1）用游標卡尺測量窄片K的寬度d=0.50cm（已知L＞＞d）光電門1，2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1=2.50×10-2s，t2=1.25×10-2s．則窄片K通過光電門Ⅰ時的速度為
0.2m/s
0.2m/s

（2）用米尺測量兩光電門間距為L，則小車的加速度表達式a=
(t
2
1
-
t
2
2
)d2
2
Lt
2
1
t
2
2
(t
2
1
-
t
2
2
)d2
2
Lt
2
1
t
2
2

（各量均用（1）（2）里的已知量的字母表示）
（3）該實驗中，為了探究a與F的關系，要保持小車的質量M不變，這種探究方法叫
控制變量法
控制變量法
，有位同學通過測量，把砂和砂桶的重量當作小車的合外力F，作出a一F圖線．如上圖丙中的實線所示，試分析：
圖線不通過坐標原點O的原因是
平衡摩擦力時木板傾角過大
平衡摩擦力時木板傾角過大

圖線上部彎曲的原因是
沒有滿足小車質量M運大于砂和砂筒的質量m
沒有滿足小車質量M運大于砂和砂筒的質量m
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，每個光電門都是由激光發(fā)射和接收裝置組成．當有物體從光電門通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用如圖1所示裝置設計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質量關系”的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上間距為l的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．
 
（1）用游標卡尺測量窄片K的寬度（如圖2）d=
5.15×10-3
5.15×10-3
m（已知l＞＞d），光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1=2.50×10-2s、t2=1.25×10-2s；
（2）用米尺測量兩光電門的間距為l，則小車的加速度表達式a=
a=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2l
t
2
1
t
2
2
a=
(
t
2
1
-
t
2
2
)d2
2l
t
2
1
t
2
2
（各量均用（1）（2）里的已知量的字母表示）；
（3）該實驗中，為了把砂和砂桶拉車的力當作小車受的合外力，就必須平衡小車受到的摩擦力，正確的做法是
不掛砂和砂桶，調節(jié)長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電計時器的讀數(shù)相等為止
不掛砂和砂桶，調節(jié)長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電計時器的讀數(shù)相等為止
；
（4）某位同學通過測量，把砂和砂桶的重量當作小車的合外力F，作出a-F圖線．如圖3中的實線所示．試分析：圖線不通過坐標原點O的原因是
平衡摩擦力時木板傾角太大
平衡摩擦力時木板傾角太大
；曲線上部彎曲的原因是
沒有滿足小車質量遠大于砂和砂桶的質量
沒有滿足小車質量遠大于砂和砂桶的質量
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?湖南模擬）像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖1所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用圖2所示裝置測量滑塊經(jīng)過斜面上相隔lm左右的兩個光電門時的速度，圖中MN是水平桌面，Q是木板與桌面的接觸點，1和2是固定在木板上適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出．讓滑塊從木板的頂端滑下，光電門l、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為5.0×10-2s和2.0×10-2s．用游標卡尺測量小滑塊的寬度d，示數(shù)如圖3所示．
（1）讀出滑塊的寬度d=
5.015
5.015
cm；
（2）滑塊通過光電門1的速度v1=
1.0
1.0
m/s（計算結果保留兩位有效數(shù)字），滑塊通過光電門2的速度v2=
2.5
2.5
m/s（計算結果保留兩位有效數(shù)字）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖1所示．a(chǎn)、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置如圖2所示，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)有一放在氣墊導軌上的滑塊通過光電門，用最小刻度為1mm的刻度尺測量滑塊上擋光片的寬度d，示數(shù)如圖3所示，則：
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vB vC vD vE vF
v/（m．s-1）
（1）讀出擋光片的寬度為d=
 
cm
（2）滑塊上換裝了另一個寬度為3.0cm的遮光片，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為△t1=0.29s，通過第二個光電門的時間為△t2=0.11s，遮光板從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間為△t=3.57s，則滑塊的平均加速度約為：
A.1.8cm/s2，B.7.8cm/s2    C.9.0cm/s2    D以上結論都不對．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

精英家教網(wǎng)I．一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中，使用兩條不同的輕質彈簧 a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示．下列表述正確的是
 
．
A．a(chǎn)的原長比b的短；
B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大；
C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比的��；
D．測得的彈力與彈簧的長度成正比；
II．像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，每個光電門都是由激光發(fā)射和接收裝置組成．當有物體從光電門通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用如圖所示裝置設計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質量關系”的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上間距為L的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）．可以裝載鉤碼的小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．精英家教網(wǎng)
①在某次測量中，用游標卡尺測量窄片K的寬度，游標卡尺如圖所示，則窄片K的寬度d=
 
m（已知L＞＞d），光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1=4.0×10-2s，t2=2.0×10-2s；
②用米尺測量兩光電門的間距為L=0.40m，則小車的加速度大小a=
 
 m/s2；
III．有一個小燈泡上標有“4.8V、2W”的字樣，現(xiàn)在測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U2的關系曲線．有下列器材可供選用：
A 電壓表V1（0～3V，內阻3kΩ）　　 
B 電壓表V2（0～15V，內阻15kΩ）
C 電流表A（0～0.6A，內阻約1Ω）
D 定值電阻R1=2kΩ
E 定值電阻R2=10kΩ
F 滑動變阻器R（10Ω，2A）
G 學生電源（直流5V，內阻不計）
H 開關、導線若干
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①為了使測量結果盡可能準確，實驗中所用電壓表應選用
 
；定值電阻應選用
 
．（均用序號字母填寫）；
②為盡量減小實驗誤差，并要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請在方框內畫出滿足實驗要求的電路圖；
③根據(jù)實驗做出P-U2圖象，下面的四個圖象中可能正確的是
 
．
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