Question

14．某同學利用如圖1所示的實驗裝置做研究勻變速直線運動實驗．

（1）如圖1所示是電磁打點計時器的示意圖．電火花計時器和電磁打點計時器一樣，工作時使用交流 （選填“交流”或“直流”）電源，當電源的頻率是50Hz時，每隔0.02s打一次點．請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當①電源使用直流電；②小車初始位置未緊靠打點計時器．
（2）正確調整裝置后，該同學打出的紙帶部分如圖2所示，用刻度尺測量出AB兩點的長度為s₁，CD間長度為s₂，已知打點計時器打點周期為T，則小車運動的加速度為$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$，求出打B點時小車速度為$\frac{3{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$．

Answer 1

分析 打點計時器使用交流電源，打點的周期與交流電的頻率互為倒數(shù)．
根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度，以及BC間的距離，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B點的速度．

解答 解：（1）電火花和電磁打點計時器都使用交流電源，當電源的頻率為50Hz時，每隔0.02s打一次點．
該同學操作錯誤之處：①電源使用直流電，②小車初始位置未緊靠打點計時器．
（2）根據(jù)${s}_{2}-{s}_{1}=2a{T}^{2}$得，加速度a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$，則${s}_{BC}={s}_{1}+a{T}^{2}={s}_{1}+\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2}=\frac{{s}_{2}+{s}_{1}}{2}$，
則B點的速度${v}_{B}=\frac{{s}_{1}+{s}_{BC}}{2T}$=$\frac{3{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$．
故答案為：（1）交流，0.02，電源使用直流電，小車初始位置未緊靠打點計時器．
（2）$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$，$\frac{3{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$．

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．