Question

某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测量物体瞬时速度的实验，其装置如图1所示．在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端．该同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据．

实验次数	不同的挡光片	通过光电门的时间（s）	速度（m/s）
第一次	I	0.23044	0.347
第二次	Ⅱ	0.17464	0.344
第三次	Ⅲ	0.11662	0.343
第四次	Ⅳ	0.05850	0.342

（1）则以下表述正确的是

①四个挡光片中，挡光片I的宽度最小

②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小

③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度

④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度

A.①③   B.②③   C.①④   D.②④

（2）使挡光片的前端与车头齐平（图2），测量车头到达光电门时的瞬时速度，测量值跟实际值相比

A.偏大   B.偏小   C.相等

（3）若把挡光片装在小车的正中间（图3），测量小车正中间到达光电门时的瞬时速度，测量值跟实际值相比

A.偏大   B.偏小   C.相等

Answer

（1）D；（2）A；（3）B

【解析】

试题分析：（1）根据v2=2ax可得v=，而遮光板通过光电门的时间t=，可见遮光板通过光电门的时间越长代表遮光板越宽；遮光板越小，遮光板的平均速度越趋近越趋近于车头的速度．

（2）本实验用v1==，即遮光板平均速度代替车头通过光电门的速度，而车头到达光电门的速度为v0，故量值与真实值相比偏大．

（3）由于小车越来越快，故中间时刻早于中间位置，故中间时刻的速度小于中间位置的速度，故测量值偏小，

【解析】
（1）根据v2=2ax可得v=，由于小车每次从同一位置由静止开始下滑，故每次到光电门的速度相同．

而遮光板通过光电门的时间：t=，可见遮光板通过光电门的时间越长代表遮光板越宽．故②正确．

显然遮光板越小，遮光板的平均速度越趋近于遮光板前端的速度即越趋近于车头的速度．故④正确．

故选：D．

（2）由于做匀变速直线运动的物体的平均速度等于该段时间内的中点时刻的速度，中点时刻的速度：

v1==，即用遮光板平均速度代替车头通过光电门的速度，而车头到达光电门的速度为v0，显然v1＞v0，故这种测法测量值与真实值相比偏大．故选A．

（3）要测量小车正中间到达光电门时的瞬时速度即遮光板的中间位置的速度，而实际上测的是平均速度即遮光板通过光电门的中间时刻的速度，由于小车越来越快，故中间时刻早于中间位置，故中间时刻的速度小于中间位置的速度，故测量值偏小，故B正确，故选B．

故答案为：（1）D；（2）A；（3）B．

【点评】把握匀变速直线运动的特点和本实验的实验原理是解决此题的前提，同时要理解利用光电门测速度的原理．