高一光电门实验装置

1. 某同学利用光电传感器设计了测定重力加速度的实验，实验装置如图所示，实验器材有带有标度的竖直杆、光电

（1）小球通过光电门时的速度v＝

d

t

，
根据v²=2gh，解得g=

v2

2h

＝

d2

2ht2

．
（2）若某次实验时光电门计时器记录下小钢球经过光电门的时间为

1

2

t，则通过光电门的速度变为原来的2倍，根据v²=2gh得，知下落的高度变为原来的4倍，因为OD=4OA，所以光电门应固定在D处．
故答案为：（1）

d

t

；

d2

2ht2

；（2）D

2. （1）利用下图1的实验装置，探究外力做功与小球动能变化的定量关系．小球在重力作用下从开始自由下落至光

①主尺读数为12mm，游标读数为0.1×0=0.0mm，所以最终读数为12.0mm，即1.20cm．
②计算小钢球经过光电门时的速度可利用表达式v=

d

t

进行计算，该速度是t时间内的平均速度，由于小球做匀加速直线运动，所以该速度小于小球经过d的中点时的瞬时速度，所以此计算结果比小球的实际速度略小；
利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度得：
小球经过光电门时的速度为：v=

d

△t

=

0.012

3.00×10?3

m/s=4.00m/s．
小球动能变化量为：△E_k=

1

2

mv²-0=

1

2

×0.1×4²J=0.8J．
③电磁铁下端到光电门的距离为81.6cm，球的直径为1.20cm，则小球下落的高度为球心到光电门的距离，即81.6-

1.20

2

=81.0cm
小球从电磁铁处下落到经过光电门时，小球重力势能减小量为：△E_P=mgh=0.10×10×0.810J=0.810J．
④根据以上数据可知，在误差范围内外力做功与动能变化量相等．
故答案为：①1.20；②4.00m/s；0.800；③81.0；0.810；④在误差范围内外力做功与动能变化量相等．

3. ①图1所示示为探究牛顿第二定律的实验装置，该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可

①A、光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，运用匀变速直线运动的公式求解加速度．故A正确．
B、用该装置验证牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，必须满足M≥m，故B正确．
C、该装置中滑块所受的合力不是重力，所以机械能不守恒，不可以用该装置验证机械能守恒定律，故C错误．
D、用该装置光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，满足M≥m，滑块的合力就近似等于沙桶的重力，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，这样就可以求出拉力做功，可以验证动能定理．故D错误．
故选AB．
②根据牛顿第二定律可知mg=（m+M）a则a=

mg

m+M

，故在M一定的情况下，
当m＜＜M时绳子拉力T=

M

M+m

mg=mg，故小车的加速度a=

mg

M

，所以a-F关系图线是一条直线，a-

1

M

关系图线是一条直线，但随桶和砂子的质量m增大，绳子拉力T=

M

M+m

mg≠mg，a-F关系图线不再是正比例函数图线，当m＞＞M时，物体的加速度等于g，故随m的增大物体的a-F，a-

1

M

关系图象偏离直线．故AB段明显偏离直线，且图象不过坐标原点，造成这些误差的主要原因是所挂桶和砂子的总质量太大不再满足m＜＜M．故选AC．
故答案为：①AB；②AC

4. 高中物理∶验证动量守恒的实验中，光电门是什么装置用运光电门时该实验的原理

光电门是用来测速度的，小车上有挡板，光电门有宽度，小车经过光电门时，内挡板遮住光电门的光线，当经过光容电门后，电脑会自动算出小车遮光时间，再用光电门的宽度来除以时间，就可得出经过光电门的平均速度，运用求平均速度的原理，按两个风光电门，就可求出两个平均速度，动量可以这样测出来。

5. 某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图所示，图中A

（1）A、根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量质量，A错误； B、实验中需要测量从A到B过程中重力势能的减小量，因此需要测量AB之间的距离h，故B正确； C、测出AB之间的距离h，不需要测量小物体释放时离桌面的高度H，故C错误； D、根据机械能守恒定律的表达式，可知不需要测量小物体通过A、B两传感器的时间△t，故D错误． 故选B． （1）本实验中利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故有： v 1 = d t 1 ， v 2 = d t 2 ． 根据机械能守恒有： mgh= 1 2 m v 22 - 1 2 mv 21 ，即 ( d t 2 ) 2 -( d t 1 ) 2 =2gh ． 故答案为： ( d t 2 ) 2 -( d t 1 ) 2 =2gh ． （3）本实验的误差有数据测量导致的，还有就是在该实验中用平均速度代替瞬时速度，因此若物体挡光的宽度d太大，将导致瞬时速度的测量不准确，当然还有其他因素导致的误差等． 古答案为：物体挡光的宽度d不能太大或h的测量不准（其它说法正确也可）

6. 光电门测瞬时速度

光电门测瞬时速度方法有：安装、参数设置、校准、启动测量、计算速度、数据处理。

1、安装：将光电门装置安装在需要测量瞬时速度的位置上，确保光电门能够准确地探测到物体通过的时刻。

2、参数设置：根据实际需求，对光电门进行参数设置。例如，可以设置测量时间间隔、触发方式、灵敏度等参数。

3、校准：在使用光电门之前，需要对其进行校准以确保测量结果的准确性。校准过程中，可以通过移动一个已知速度的物体来确认光电门的测量结果与实际速度的关系。

5、生产线控制：在工业生产中，光电门可以用于检测传送带上物体的传输速度，以确保生产线上的物料和产品的流动与速度要求相符。

6、物流和仓储管理：光电门可用于检测和追踪货物在物流和仓储环节中的运输速度，提高物流效率和准确性。

7. （6分）某同学用光电门和数字计时器测量自由落体的重力加速度，实验装置如图所示： ①将光电门A、B和电

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