实验题3 光电门测瞬时速度
在DIS中,光电门测量的是运动物体挡光时间内的平均速度,因为挡光片较窄,所以可看做测量的是瞬时速度.为了测量做匀变速直线运动小车的加速度,将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上,如图所示.
(1)当小车匀变速经过光电门时,测得A、B先后挡光的时间分别为△t1和△t2,A、B开始挡光时刻的间隔为t,则小车的加速度a=b(1/Δt2-1/Δt1)/t.
(2)(单选题)实验中,若挡光片的宽度b较大,用上述方法测得的加速度与真实值间会有较大的差距,下列关于实验的测量值与真实值的判断中正确的是B
(A)若小车加速,则测量值大于真实值;若小车减速,则测量值小于真实值
(
B)若小车加速,则测量值小于真实值;若小车减速,则测量值大于真实值
(C)无论小车加速还是减速,测量值均大于真实值
(D)无论小车加速还是减速,测量值均小于真实值.
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分析:
(2)利用挡板的长度除以挡板通过的时间求出的挡板通过的平均速度,等于其通过时的中间时刻的瞬时速度,若加速运动,则其两次通过挡板时,时间差小于A、B开始挡光时刻的间隔为t,若减速则时间差大于A、B开始挡光时刻的间隔为t.
解答:
通过第二个光电门的速度:v2=b/Δt2
故其加速度为:a=(v2-v1)/t=b(1/Δt2-1/Δt1)/t
故答案为:.b(1/Δt2-1/Δt1)/t
(2)利用挡板的长度除以挡板通过的时间求出的挡板通过的平均速度,等于其通过时的中间时刻的瞬时速度,若加速运动,则其两次通过挡板时,时间差小于A、B开始挡光时刻的间隔为t,因此测量结果小于真实值,若减速则时间差大于A、B开始挡光时刻的间隔为t,测量值大于真实值,故ACD错误,B正确.
故选B.
补充:光电门的工作原理
当物体通过光电门时光被挡住,计时器开始计时,当物体离开时停止计时,这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度;若计时装置具备运算功能,使用随机配置的挡光片(宽度一定),可以直接测量物体的瞬时速度。光电门是由一个小的聚光灯泡和一个光敏管组成的,聚光灯泡对准光敏管,光敏管前面有一个小孔可以接收光的照射。光敏门与计时仪是按以下方式连接的。即当两个光电门的任一个被挡住时,计时仪开始计时;当两个光电门中任一个被再次挡光时,计时终止。计时仪显示的是两次挡光之间的时间间隔。
其工作原理是光照度改变使光敏电阻阻值的改变,而引起光敏电阻两端电压的改变。电压变化信号通过传感器传到计数器上计数计时。光电门一端有个线性光源,另一端有个光敏电阻,门中无物体阻挡时光照射到光敏电阻上。有光照时光敏电阻阻值减小,光敏电阻两端为低电压。当门中有物体阻挡时,光敏电阻受到光照度减小,电阻增大,光敏电阻两端为高电压。换而言之,当光电门传感器之间没有物体阻挡时,其内部电路断开;当光电门传感器之间有物体阻挡时,其内部电路接通。
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