Question

8．某同學做“探究小車速度隨時間變化的規律”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鉤碼相連，小車右側與穿過電火花計時器的紙帶相連，在鉤碼牽引下，小車在木板上向左運動．下圖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）、小車、長木板、導線、細線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有BCF．（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
F．鉤碼
（2）該同學進行了以下實驗操作步驟，其中錯誤的步驟是D
A．將打點計時器固定在長木板沒有滑輪一端，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）根據紙帶可以計算各點的瞬時速度及小車加速度，現計算A點的瞬時速度：v_A=0.34m/s，C點的瞬時速度v_C=0.42m/s，小車的加速度為a=0.39m/s²．（結果取兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）根據實驗的原理確定需要測量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）在操作過程中，應先接通電源，再釋放紙帶，接好紙帶的小車應停在靠近滑輪處；
（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C點的瞬時速度，根據連續相等時間內的位移之差是一恒量求出小車運動的加速度．

解答 解：（1）使用打點計時器是需要用電壓合適的交流電源；處理紙帶時需要用刻度尺，同時還需要鉤碼．
故選：BCF．
（2）A、將打點計時器固定在長木板沒有滑輪一端，并接好電路，故A正確；
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、實驗操作時，用將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再釋放紙帶．故D錯誤，
故選：D；
（3）相鄰計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上A點時小車的瞬時速度大小．
v_A=$\frac{{x}_{OB}}{2T}$=$\frac{6.74×1{0}^{-2}}{0.2}$ m/s=0.34 m/s
 同理，v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{15.05-6.74}{0.2}×1{0}^{-2}$ m/s=0.42 m/s
根據△x=aT²得，
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{OB}}{4{T}^{2}}$=$\frac{15.05-6.74-6.74}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$ m/s²=0.39m/s²．
故答案為：（1）BCF；（2）D；（3）0.34；0.42；0.39．

點評 考查實驗原理，掌握實驗操作步驟，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．