Question

（1）如圖1所示為利用光敏電阻設計的自動計數器示意圖，其中R₁為光敏電阻，R₂為定值電阻，物品在傳送帶上勻速移動，此光電計數器的基本工作原理是：   
A．當有光照射R₁時，R₁的電阻值變大
B．當有光照射R₁時，信號處理系統獲得高電壓
C．信號處理系統每獲得一次高電壓就記數一次
D．信號處理系統每獲得一次低電壓就記數一次

（2）如圖甲所示，用包有白紙的質量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之勻速運動，使之替代打點計時器．當燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號，如圖乙所示，設毛筆接觸棒時不影響棒的運動．測得記號之間的距離依次為26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.00mm，已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣，由此驗證機械能守恒定律，根據以上內容，可得：
①毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T=    s．
②根據乙圖所給的數據，可知毛筆畫下記號3時，圓柱棒下落的速度v₃=    m/s；畫下記號6時，圓柱棒下落的速度v₆=    m/s；記號3、6之間棒的動能的變化量為    J．重力勢能的變化量為    J，由此可得出的結論是    ．（g取9.8m/s²，結果保留三位有效數字）

Answer 1

【答案】分析：（1）光敏電阻的電阻大小隨光照而減小，根據閉合電路歐姆定律，抓住電動勢不變，根據電流的變化從而得出R₂兩端電壓的變化，即信號處理系統獲得的電壓．
（2）①了解該實驗裝置的原理，它類似于打點計時器，蘸有顏料的毛筆隨電動機轉一圈就在圓柱棒面上的紙上畫出記號，這就像打點計時器每隔一定時間就打一個點．數據的處理思路與打點計時器打出來的紙帶處理一樣；
②利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度，從而求出動能．根據功能關系得重力勢能減小量等于重力做功的數值．
解答：解：（1）解：A、B、當有光照射 R₁時，R₁的電阻減小，則整個電路總電阻變小，電動勢不變，則電流增大，所以R₂兩端的電壓增大，即信號處理系統獲得高電壓．而信號處理系統每獲得一次低電壓就記數一次．所以A錯誤，B錯誤；
C、D、當有光照射 R₁時，R₁的電阻減小，則整個電路總電阻變小，電動勢不變，則電流增大，所以R₂兩端的電壓增大，即信號處理系統獲得高電壓．而信號處理系統每獲得一次低電壓就記數一次．所以C正確，D錯誤；
故選：C．
（2）①毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔為電動機的轉動周期．
已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣，即每秒轉20周，所以T=0.05s
②利用勻變速直線運動的推論
v₃===1.24m/s
v₆===2.68m/s
3到6之間棒的動能的變化量為△E_K=E_k6-E_k3=mv₆²-mv₃²=2.82 J
根據重力勢能的定義式得：
重力勢能減小量△E_p=mgh=1.0×9.8×（0.122+0.098+0.074）J=2.88J．
重力勢能減小量略大于3、6之間棒的動能的變化量，所以在誤差允許范圍內圓柱下落過程中機械能守恒．
故答案為：（1）C；（2）①0.05，②1.24，2.68，2.82，2.88，在誤差允許范圍內，圓柱棒的機械能守恒．
點評：解決本題第一問的關鍵掌握光敏電阻的電阻大小隨光照而減小，以及熟練運用閉合電路歐姆定律進行動態分析；本題第二問實驗裝置是根據打點計時器的特點和實驗原理進行設計新的實；數據的處理思路與打點計時器打出來的紙帶處理一樣．