Question

10．某同學做“測勻變速直線運動的加速度”的實驗裝置如圖1所示．一小車放在水平長木板上，左側拴有一細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，小車右側與穿過電火花計時器的紙帶相連，在重物牽引下，小車在木板上向左運動．
圖1給出了電火花計時器在紙帶上打出的一些計數點，相鄰的兩個計數點間還有4個點沒畫出，電火花計時器所用的交流電頻率為50Hz．

（1）實驗中，除電火花打點計時器（含紙帶、墨粉紙）、重錘、小車、平板、導線、細線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有BC．（填選項代號）
A．電壓為4～6V的50Hz交流電源     B．電壓為220V的50Hz交流電源
C．刻度尺       D．停表      E．天平
（2）該同學進行了以下實驗操作步驟，其中錯誤的步驟是AD
A．將打點計時器固定在長木板有滑輪一端，并接好電路
B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔
C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼
D．拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器的一端后，放開紙帶，再接通電源
（3）根據圖2紙帶可以計算各點的瞬時速度及小車加速度，現計算第2點的瞬時速度：v₂=0.396m/s，小車的加速度為a=0.380m/s²．（結果取三位有效數字）

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，從而確定應選用的儀表；
（2）根據實驗的原理和實驗中的注意事項確定操作中的錯誤步驟．
（3）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出點2的瞬時速度，根據連續相等時間內的位移之差是一恒量求出加速度．

解答 解：（1）打點計時器使用交流電源，該實驗中使用的電火花計時器工作電壓為220V．實驗中，除帶滑輪的長木板、小車、細線、鉤碼、紙帶外，還需選用的儀器為220V電流電源和刻度尺；故選BC；
（2）A、將打點計時器固定在長木板不帶滑輪的一端，并接好電路，故A錯誤．
B、將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔，故B正確．
C、把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼，故C正確．
D、實驗時應先接通電源，再釋放紙帶，故D錯誤．
本題選錯誤的，故選：AD．
（4）x₁₂=3.77cm=0.0377m；x₂₃=4.15cm=0.0415m；
計數點2的瞬時速度v₂=$\frac{{x}_{13}}{2T}$=$\frac{0.0377+0.0415}{0.2}$m/s=0.396m/s．
（5）根據△x=aT²，運用逐差法得，a=$\frac{{x}_{36}-{x}_{03}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0453+0.0491+0.0529-0.0339-0.0377-0.0415}{9×0．{1}^{2}}$=0.380m/s²．
故答案為：（1）BC；（2）AD；（3）0.396，0.380．

點評 解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關鍵是勻變速直線運動推論的運用．同時能明確實驗中的操作步驟和方法．