高中物理利用传感器制作简单的自动控制装置实验题

如图甲所示，用拉力传感器和光电门在气垫导轨上探究“加速度与物体受力的关系”．拉力传感器记录滑块受到拉力的大小．在气垫导轨上相距L=48.00cm的A、B两点各安装一个光电门，分别记录滑块上遮光条通过A、B两光电门的时间．

（1）实验主要步骤如下：
A．用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图乙所示，由此读出d=      mm；
B．将气垫导轨、光电门等实验器材按图示装配；
C．平衡摩擦力，让滑块在没有拉力作用时做匀速直线运动；
D．将拉力传感器固定在滑块上，把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；
E．接通电源和气源，从C点释放滑块，滑块在细线的拉力下运动，记录细线的拉力F的大小及滑块遮光条分别通过A、B两光电门的时间t_A、t_B；
F．改变所挂钩码的数量，重复E的操作．
（2）下表中记录了实验测得的几组数据，v_B²﹣v_A²是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a=     ，请将表中第3次的实验数据填写完整（结果保留三位有效数字）；

次数	F（N）	vB^2﹣vA^2（m^2/s^2）	a（m/s^2）
1	0.60	0.77	0.80
2	1.04	1.61	1.68
3	1.42	2.34
4	2.62	4.65	4.84
5	3.00	5.49	5.72

（3）根据表中数据，在坐标平面上作出a～F关系图线；
（4）对比实验结果与理论计算得到的关系图线（图中已丙画出理论图线），造成上述偏差的原因是      ．

如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆档，再将电表的表笔与一光敏电阻的两端相连，此时表笔的指针恰在表的中央，若用黑纸把光敏电阻包住，电表指针将向

A．左偏

B．右偏

C．不偏

D．不能确定

学习了传感器之后，在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，分别用如图（a）、（b）所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量小车，位移传感器（B）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（A）固定在轨道一端．在运动过程中位移传感器（B）发出信号，位移传感器（A）接收信号且显示小车运动的位移。甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a-F图像。
（1）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是       。
（2）图（c）中符合甲组同学做出的实验图像的是    ；符合乙组同学做出的实验图像的是    。

某课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的“动能定理”。图甲所示，他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力F；用位移传感器测出小车的位移s和瞬时速度v。已知小车质量为200g。
某次实验得出拉力F随位移s变化规律如图乙所示，速度v随位移s变化规律如图丙所示。利用所得的F-s图象，求出s=0.30m到0.52m过程中变力F做功W=      J，此过程动能的变化△E_k=       J（保留2位有效数字）
指出下列情况可减小实验误差的操作是           （填选项前的字母，可能不止一个选项）。
A.使拉力F要远小于小车的重力         B.实验时要先平衡摩擦力     C.要使细绳与滑板表面平行