如图所示,为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图,A为光源,B为光电接受器,A、B均固定在车身上,C为小车

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  • 解题思路:小车的车轮与齿轮同轴转动,它们的周期相同,要求小车的速度必须知道周期,则要根据B接受的脉冲数来求.有题条件可知,每经过一个间隙B就接受一个脉冲信号,则知道一个间隙转动的时间

    t=

    1

    n

    ,如果知道齿轮数P,就求出转动周期

    T=Pt=

    P

    n

    ,由线速度的定义式

    v=

    △S

    △t

    知,如果△t=T,则△s=2πR,因此再知道半径R就求出小车的速度.所以必须测量车轮的半径R和齿轮的齿数P.当脉冲总数为N时,则经过的时间

    t

    =Nt=

    N

    n

    ,然后结合速度就可求出小车的行程.

    因为B在单位时间内接到的脉冲数为n,则知道一个间隙转动的时间t=

    1

    n,

    设一周有P个齿,则有P个间隙,那么转动周期T=Pt=

    P

    n,

    ∴小车的线速度为:v=

    2πR

    T

    联立各式得:v=

    2πRn

    P,

    所以要求车速必须测量出车轮的半径R和齿轮数P.

    当脉冲总数为N时,则经过的时间t总=Nt=

    N

    n,

    所以小车的行程为:s=vt总=

    2πRN

    P

    故答案为:车轮半径R和齿轮的齿数P;

    v=

    2πRn

    P,s=

    2πRN

    P.

    点评:

    本题考点: 线速度、角速度和周期、转速;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

    考点点评: 本题是匀速圆周运动的规律在实际生活中的应用,根据脉冲信号的次数确定车轮的周期是解决问题的关键.根据要求的结论确定还要测定的其他物理量,实际上也是开放思维的体现,也是本题能力考查的方面.

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