Question

14．某同學利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規律．物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上（尚未到達滑輪處）．從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數點，相鄰計數點間的距離如圖乙所示．打點計時器電源的頻率為50Hz．

①通過分析紙帶數據，可判斷物塊在相鄰計數點6和7之間某時刻開始減速．
②物塊減速運動過程中加速度的大小為a=2.00m/s²，（結果保留三位有效數字）．
若用$\frac{a}{g}$來計算物塊與桌面間的動摩擦因數（g為重力加速度），則計算結果μ=0.200（保留三位有效數字）
③如果該同學安裝好所有的實驗器材后，再接通電源后，發現電火花打點計時器不能工作．經檢查發現電源太低，而打點計時器完好．現身邊有滑動變阻器和自耦變壓器，他稍加思索就設計了以下四種電路如圖丙．請你幫他分析下列四種路合符要求？D

Answer 1

分析 ①由紙帶兩個點之間的時間相同，若位移逐漸增大，表示物體做加速運動，若位移逐漸減小，則表示物體做減速運動；
②用作差法求解減速過程中的加速度；
③根據牛頓第二定律求出a，即可求出μ
④變壓器只能改變交流電的電壓和電流，不能改變直流電的電壓和電流，根據變壓器電壓與匝數成正比，升壓變壓器原線圈匝數比副線圈匝數少

解答 解：①從紙帶上的數據分析得知：在點計數點6之前，兩點之間的位移逐漸增大，是加速運動，在計數點7之后，兩點之間的位移逐漸減小，是減速運動，所以物塊在相鄰計數點6和7之間某時刻開始減速；
②每5個點取1個計數點，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，由紙帶可知，計數點7往后做減速運動，根據作差法得：
$a=\frac{0.046+0.066-0.0861-0.1060}{4×0．{1}_{\;}^{2}}=-2.00m/{s}_{\;}^{2}$，減速過程的加速度大小為2.00$m/{s}_{\;}^{2}$
③根據牛頓第二定律，μmg=ma，得a=μg，$μ=\frac{a}{g}=\frac{2.00}{10}=0.200$
④變壓器只能改變交變電流的電壓，故AB錯誤，因為電源電壓太低，需要用升壓變壓器，副線圈匝數比原線圈匝數多，故D正確；
故答案為：①6      7
②2.00
③0.200
④D

點評 要提高應用勻變速直線的規律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．