题目
【题文】有一种“傻瓜”照相机,其光圈(进光孔径)随被摄物体的亮度自动调节,而快门(曝光时间)是固定不变的。为估测某架“傻瓜”照相机的曝光时间,实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下,拍摄石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子从地面以上2.5 m的高度下落,每块砖的平均厚度为6 cm,请估算这架照相机的曝光时间为( )A-|||-B 迹-|||-地面 A.0.01s B.0.02s C.0.1s D.0.2s
【题文】有一种“傻瓜”照相机,其光圈(进光孔径)随被摄物体的亮度自动调节,而快门(曝光时间)是固定不变的。为估测某架“傻瓜”照相机的曝光时间,实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下,拍摄石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子从地面以上2.5 m的高度下落,每块砖的平均厚度为6 cm,请估算这架照相机的曝光时间为( )


A.0.01s | B.0.02s |
C.0.1s | D.0.2s |
题目解答
答案
【答案】B
解析
考查要点:本题主要考查自由落体运动规律的应用,以及如何将实际问题中的物理现象转化为数学公式进行估算。
解题核心思路:
- 明确曝光时间的物理意义:曝光时间内石子下落的距离对应照片中模糊径迹的长度。
- 建立物理模型:假设石子在曝光时间内的速度接近下落末速度(因曝光时间极短,速度变化可忽略)。
- 关联已知条件:利用自由落体公式计算末速度,结合径迹长度(对应砖块厚度总和)求解曝光时间。
破题关键点:
- 末速度估算:通过总下落高度计算末速度。
- 径迹长度与砖块厚度的对应关系:假设径迹长度为2块砖的厚度(0.12米)。
步骤1:计算石子下落的末速度
石子从高度 $h=2.5\ \text{m}$ 自由下落,末速度为:
$v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \times 9.8\ \text{m/s}^2 \times 2.5\ \text{m}} \approx 7\ \text{m/s}$
步骤2:关联径迹长度与曝光时间
假设模糊径迹长度等于 2块砖的厚度,即:
$\Delta s = 2 \times 6\ \text{cm} = 0.12\ \text{m}$
在曝光时间内,石子的位移可近似为匀速运动:
$\Delta s = v \cdot t$
代入已知量:
$t = \frac{\Delta s}{v} = \frac{0.12\ \text{m}}{7\ \text{m/s}} \approx 0.017\ \text{s} \approx 0.02\ \text{s}$