Question

一水平放置的圓盤(pán)繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤(pán)上沿半徑開(kāi)有一條寬度為2 mm的均勻狹縫.將激光器與傳感器上下對(duì)準(zhǔn)，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤(pán)的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤(pán)半徑方向勻速移動(dòng)，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過(guò)激光器與傳感器之間時(shí)，傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào)，并將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后畫(huà)出相應(yīng)圖線.圖5-4-14（a）為該裝置示意圖，圖5-4-14（b）為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)度，圖中Δt₁=1.0×10^-3 s，Δt₂=0.8×10^-3 s.

(a)

(b)

圖5-4-14

（1）利用圖（b）中的數(shù)據(jù)求1 s時(shí)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；

（2）說(shuō)明激光器和傳感器沿半徑移動(dòng)的方向；

（3）求圖（b）中第三個(gè)激光信號(hào)的寬度Δt₃.

Answer 1

解析：（1）由圖線讀得，轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T=0.8 s①

角速度.②

（2）激光器和探測(cè)器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng)（理由為：由于脈沖寬度在逐漸變窄，表明光信號(hào)能通過(guò)狹縫的時(shí)間逐漸減少，即圓盤(pán)上對(duì)應(yīng)探測(cè)器所在位置的線速度逐漸增加，因此激光器和探測(cè)器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng)）.

（3）設(shè)狹縫寬度為d，探測(cè)器接收到第個(gè)脈沖時(shí)距轉(zhuǎn)軸的距離為，第個(gè)脈沖的寬度為，激光器和探測(cè)器沿半徑的運(yùn)動(dòng)速度為v.

③

④

⑤

⑥

由④⑤⑥式解得