光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间
◎ 题目
光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图乙所示的装置来测量滑块与长 1m 左右的木板间的动摩擦因数及被压缩弹簧的弹性势能，图中木板固定在水平面上，木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧的长度与木板相比可忽略），弹簧右端与滑块接触，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出．现使弹簧解除锁定，滑块获得一定的初速度后水平向右运动，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.0×10-2 s和5.0×10-2 s．用游标卡尺测量小滑块的宽度d，游标卡尺的示数如图丙所示． （1）读出滑块的宽度d=______cm． （2）滑块通过光电门1的速度v1=______m/s，通过光电门2的速度v2=______m/s． （3）若用米尺测量出两个光电门之间的距离为L，已知当地的重力加速度为g，则滑块与木板间的动摩擦因数的表达式为______．（各量均用字母表示） （4）若用米尺测量出滑块的初始位置到光电门2的距离为s，为测量被压缩弹簧的弹性势能，则还需测量的物理量是______（说明其含义，并指明代表物理量的字母），被压缩弹簧的弹性势能可表示为______（各量均用字母表示）． |
◎ 答案
| （1）由于该游标卡尺是10分度的，它的精确度是0.1mm，主尺的读数是55mm，游标尺上的读数是0.0mm，所以小铁块的宽度是55.0mm，即5.50cm． （2）根据极限的思想，在时间很短时，我们可以用这一段的平均速度来代替瞬时速度， 所以铁块通过光电门l的速度是v1=
铁块通过光电门2的速度是v2=
（3）要测量动摩擦因数，由f=μFN 可知要求μ，需要知道摩擦力和压力的大小，滑块做的是匀加速直线运动，根据v1、v2和两个光电门之间的距离L，由速度位移的关系式可得， v22-v12=2aL 对于整体由牛顿第二定律可得， Mg-f=Ma 因为f=μFN， 所以由以上三式可得：μ=
（4）若要测量被压缩弹簧的弹性势能，还要知道滑块的质量． 由动能定理，选择从初位置到光电门2作为过程． 则有：W弹-μmgs=
即弹性势能为
故答案为：（1）5.50 （2）2.75 1.10 （3）
（4）滑块的质量m
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