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实验题3 光电门测瞬时速度

2017-01-28 20:31阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/6017751814

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
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光电门测瞬时速度' />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．
实验题3 <wbr>光电门测瞬时速度

分析： （1）光电门测量滑块瞬时速度的原理是遮光条通过光电门的速度可以用平均速度代替即v=b/t,再根据运动学公式即可求出物体的加速度a．
（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： 解：（1）通过第一个光电门的速度：v1=b/Δt1
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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