Question

20．在探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中：
（1）關(guān)于打點(diǎn)計時器的時間間隔，下列是四位同學(xué)各自發(fā)表的看法，其中正確的是C．
A．電源電壓越高，每打兩個點(diǎn)的時間間隔就越短
B．紙帶速度越大，每打兩個點(diǎn)的時間間隔就越短
C．打點(diǎn)計時器連續(xù)打兩個點(diǎn)的時間間隔由電源的頻率決定
D．如果將交流電源改為直流電源，打點(diǎn)計時器將連續(xù)打
（2）其中一個小組的同學(xué)從所打的幾條紙帶中選取了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖1所示，圖中O、A、B、C、D
是按打點(diǎn)先后順序依次選取的計數(shù)點(diǎn)，相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔T=0.1s，由圖中的數(shù)據(jù)可知，打點(diǎn)計時器打下C點(diǎn)時小車運(yùn)動的速度是0.96m/s，小車運(yùn)動的加速度是2.40m/s²（結(jié)果保留兩位小數(shù)）．
（3）如圖2是甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 （1）打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的時間間隔由交流電的頻率決定，與電壓、紙帶的速度無關(guān)；
（2）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點(diǎn)的速度，根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出小車勻加速直線運(yùn)動的加速度；
（3）圖2表明在拉力為0時，小車有加速度，即合外力大于0，說明平衡摩擦力過度．

解答 解：（1）打點(diǎn)的周期與交流電的頻率互為倒數(shù)，即打點(diǎn)周期由交流電的頻率決定，與電壓、紙帶的速度無關(guān)，故A、B錯誤，C正確．將交流源電改為直流電源，打點(diǎn)計時器不能工作，故D錯誤．故選：C．
（2）打點(diǎn)計時器打下C點(diǎn)時小車運(yùn)動的速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（28.81-9.61）×1{0}^{-2}}{2×0.1}m/s=0.96m/s$；
小車運(yùn)動的加速度是a=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{OB}}{（2T）^{2}}$=$\frac{（28.81-9.61）×1{0}^{-2}-9.61×1{0}^{-2}}{（2×0.1）^{2}}m/{s}^{2}$=2.40m/s²；
（3）圖2所示圖象可知小車的拉力為0時，小車的加速度大于0，說明合外力大于0，說明平衡摩擦力過度，即木板與水平面的夾角太大．
故答案為：（1）C；   （2）0.96； 2.40；    （3）平衡摩擦力過度．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵是首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度．