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高一光電門實驗裝置

 發布時間：2024-08-08 18:29:51

1. 某同學利用光電感測器設計了測定重力加速度的實驗，實驗裝置如圖所示，實驗器材有帶有標度的豎直桿、光電

（1）小球通過光電門時的速度v＝

d
t
，
根據v2=2gh，解得g=
v2
2h
＝
d2
2ht2
．
（2）若某次實驗時光電門計時器記錄下小鋼球經過光電門的時間為
1
2
t，則通過光電門的速度變為原來的2倍，根據v2=2gh得，知下落的高度變為原來的4倍，因為OD=4OA，所以光電門應固定在D處．
故答案為：（1）
d
t
；
d2
2ht2
；（2）D

2. （1）利用下圖1的實驗裝置，探究外力做功與小球動能變化的定量關系．小球在重力作用下從開始自由下落至光

①主尺讀數為12mm，游標讀數為0.1×0=0.0mm，所以最終讀數為12.0mm，即1.20cm．
②計算小鋼球經過光電門時的速度可利用表達式v=

d
t
進行計算，該速度是t時間內的平均速度，由於小球做勻加速直線運動，所以該速度小於小球經過d的中點時的瞬時速度，所以此計算結果比小球的實際速度略小；
利用平均速度代替瞬時速度算得小球經過光電門時的速度得：
小球經過光電門時的速度為：v=
d
△t
=
0.012
3.00×10?3
m/s=4.00m/s．
小球動能變化量為：△Ek=
1
2
mv2-0=
1
2
×0.1×42J=0.8J．
③電磁鐵下端到光電門的距離為81.6cm，球的直徑為1.20cm，則小球下落的高度為球心到光電門的距離，即81.6-
1.20
2
=81.0cm
小球從電磁鐵處下落到經過光電門時，小球重力勢能減小量為：△EP=mgh=0.10×10×0.810J=0.810J．
④根據以上數據可知，在誤差范圍內外力做功與動能變化量相等．
故答案為：①1.20；②4.00m/s；0.800；③81.0；0.810；④在誤差范圍內外力做功與動能變化量相等．

3. ①圖1所示示為探究牛頓第二定律的實驗裝置，該裝置由氣墊導軌、兩個光電門、滑塊和沙桶等組成．光電門可

①A、光電門可以測出滑塊分別通過兩個光電門的瞬時速度，導軌標尺可以測出兩個光電門間的距離，運用勻變速直線運動的公式求解加速度．故A正確．
B、用該裝置驗證牛頓第二定律時，要保證拉力近似等於沙桶的重力，必須滿足M≥m，故B正確．
C、該裝置中滑塊所受的合力不是重力，所以機械能不守恆，不可以用該裝置驗證機械能守恆定律，故C錯誤．
D、用該裝置光電門可以測出滑塊分別通過兩個光電門的瞬時速度，滿足M≥m，滑塊的合力就近似等於沙桶的重力，導軌標尺可以測出兩個光電門間的距離，這樣就可以求出拉力做功，可以驗證動能定理．故D錯誤．
故選AB．
②根據牛頓第二定律可知mg=（m+M）a則a=

mg
m+M
，故在M一定的情況下，
當m＜＜M時繩子拉力T=
M
M+m
mg=mg，故小車的加速度a=
mg
M
，所以a-F關系圖線是一條直線，a-
1
M
關系圖線是一條直線，但隨桶和砂子的質量m增大，繩子拉力T=
M
M+m
mg≠mg，a-F關系圖線不再是正比例函數圖線，當m＞＞M時，物體的加速度等於g，故隨m的增大物體的a-F，a-
1
M
關系圖象偏離直線．故AB段明顯偏離直線，且圖象不過坐標原點，造成這些誤差的主要原因是所掛桶和砂子的總質量太大不再滿足m＜＜M．故選AC．
故答案為：①AB；②AC

4. 高中物理∶驗證動量守恆的實驗中，光電門是什麼裝置用運光電門時該實驗的原理

光電門是用來測速度的，小車上有擋板，光電門有寬度，小車經過光電門時，內擋板遮住光電門的光線，當經過光容電門後，電腦會自動算出小車遮光時間，再用光電門的寬度來除以時間，就可得出經過光電門的平均速度，運用求平均速度的原理，按兩個風光電門，就可求出兩個平均速度，動量可以這樣測出來。

5. 某同學利用光電門感測器設計了一個研究小物體自由下落時機械能是否守恆的實驗，實驗裝置如圖所示，圖中A

（1）A、根據機械能守恆的表達式，可知不需要測量質量，A錯誤；
B、實驗中需要測量從A到B過程中重力勢能的減小量，因此需要測量AB之間的距離h，故B正確；
C、測出AB之間的距離h，不需要測量小物體釋放時離桌面的高度H，故C錯誤；
D、根據機械能守恆定律的表達式，可知不需要測量小物體通過A、B兩感測器的時間△t，故D錯誤．
故選B．
（1）本實驗中利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故有： v 1 =
d
t 1
， v 2 =
d
t 2
．
根據機械能守恆有： mgh=
1
2
m
v 22
-
1
2
mv 21
，即 (
d
t 2
) 2 -(
d
t 1
) 2 =2gh ．
故答案為： (
d
t 2
) 2 -(
d
t 1
) 2 =2gh ．
（3）本實驗的誤差有數據測量導致的，還有就是在該實驗中用平均速度代替瞬時速度，因此若物體擋光的寬度d太大，將導致瞬時速度的測量不準確，當然還有其他因素導致的誤差等．
古答案為：物體擋光的寬度d不能太大或h的測量不準（其它說法正確也可）

6. 光電門測瞬時速度

光電門測瞬時速度方法有：安裝、參數設置、校準、啟動測量、計算速度、數據處理。

1、安裝：將光電門裝置安裝在需要測量瞬時速度的位置上，確保光電門能夠准確地探測到物體通過的時刻。

2、參數設置：根據實際需求，對光電門進行參數設置。例如，可以設置測量時間間隔、觸發方式、靈敏度等參數。

3、校準：在使用光電門之前，需要對其進行校準以確保測量結果的准確性。校準過程中，可以通過移動一個已知速度的物體來確認光電門的測量結果與實際速度的關系。

5、生產線控制：在工業生產中，光電門可以用於檢測傳送帶上物體的傳輸速度，以確保生產線上的物料和產品的流動與速度要求相符。

6、物流和倉儲管理：光電門可用於檢測和追蹤貨物在物流和倉儲環節中的運輸速度，提高物流效率和准確性。

7. （6分）某同學用光電門和數字計時器測量自由落體的重力加速度，實驗裝置如圖所示： ①將光電門A、B和電

（每空3分，共6分）

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