3.如圖甲所示,兩個(gè)相同裝置:兩輛相同的小車并排放在兩相同的直軌道上,小車前端系上細(xì)線,線的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤.盤里可以分別放不同質(zhì)量的砂子,小車后端連著紙帶,紙帶分別穿過固定在軌道上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并聯(lián)接在同一接線板上.實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通接線板的電源使兩打點(diǎn)計(jì)時(shí)器同時(shí)開始打點(diǎn),然后同時(shí)釋放兩輛小車,當(dāng)其中有一輛小車快接近導(dǎo)軌末端時(shí),斷開接線板的電源,兩打點(diǎn)計(jì)時(shí)器同時(shí)停止工作.
如圖乙所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的兩條紙帶,紙帶上的0、1、2、3、4、5、6為所選取的測量點(diǎn)(相鄰兩點(diǎn)間還有四個(gè)打點(diǎn)未畫出),兩相鄰測量點(diǎn)間的距離如圖所示,單位為cm.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz.

(1)求出①號紙帶測量點(diǎn)5的速度v5=0.24m/s;①號紙帶對應(yīng)的加速度值為0.21 m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)利用此裝置,正確平衡摩擦力后,研究質(zhì)量一定時(shí),加速度與力的關(guān)系,是否必須求出兩輛小車運(yùn)動(dòng)加速度的確切值?否 (選填“是”或“否”);請說明理由:因兩打點(diǎn)計(jì)時(shí)器同時(shí)開始、停止工作,故兩小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,可以用紙帶上打點(diǎn)的總位移大小之比表示加速度之比.
(3)利用此圖的其中一個(gè)裝置,還可以探究做功與物體速度變化的關(guān)系.若用M表示小車及車上砝碼的總質(zhì)量,m表示砂子及盤的總質(zhì)量,對于改變外力對小車做的功,下列說法正確的是BC
A.通過改變小車運(yùn)動(dòng)的距離來改變外力做功時(shí),必須平衡摩擦,必須滿足M遠(yuǎn)大于m
B.通過改變小車運(yùn)動(dòng)的距離來改變外力做功時(shí),不需要平衡摩擦,也不需要滿足M遠(yuǎn)大于m
C.通過改變小盤里砂子的質(zhì)量來改變外力做功時(shí),必須平衡摩擦,必須滿足M遠(yuǎn)大于m
D.通過改變小車上砝碼的質(zhì)量來改變外力做功時(shí),只需平衡摩擦不需要滿足M遠(yuǎn)大于m
(4)若在①號紙帶上標(biāo)注紙帶隨小車運(yùn)動(dòng)的加速度方向,應(yīng)該是O→E (填“O→E”,或“E→O”)

分析 (1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,根據(jù)作差法求解加速度;
(2)小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),結(jié)合位移時(shí)間關(guān)系公式分析即可;
(3)采用倍增法使功成倍增加時(shí),如果改變位移,保證力恒定即可;如果改變拉力,使拉力成倍增加即可.
(4)根據(jù)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間距離的變化可以判斷小車加速還是減速運(yùn)動(dòng),從而確定加速度的方向.

解答 解:(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度;
對于第一條紙帶,有:${v}_{5}=\frac{0.0234+0.0254}{0.2}≈0.24m/s$,
根據(jù)△x=aT2,運(yùn)用逐差法得,$a=\frac{(2.13+2.34+2.54-1.52-1.72-1.93)×1{0}^{-2}}{9×0.01}$≈0.21m/s2,
(2)小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),結(jié)合位移時(shí)間關(guān)系公式,有:
$\frac{{s}_{1}}{{s}_{2}}=\frac{\frac{1}{2}{a}_{1}{t}^{2}}{\frac{1}{2}{a}_{2}{t}^{2}}=\frac{{a}_{1}}{{a}_{2}}$,
故不需要求出小車運(yùn)動(dòng)加速度的確切值;
理由:因兩打點(diǎn)計(jì)時(shí)器同時(shí)開始、停止工作,故兩小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,可以用紙帶上打點(diǎn)的總位移大小之比表示加速度大小之比;
(3)A、B、采用倍增法使功成倍增加,通過改變小車運(yùn)動(dòng)的距離來改變外力做功時(shí),根據(jù)W=Fx,由于合力恒定,故不需要平衡摩擦力,也不需要保證M遠(yuǎn)大于m,故A錯(cuò)誤,B正確;
C、D、采用倍增法使功成倍增加,通過改變小車上砝碼的質(zhì)量來改變外力做功時(shí),根據(jù)W=Fx,采用mg來表示拉力F;如果把(M+m)作為整體來研究動(dòng)能定理,就不需要必須滿足M遠(yuǎn)大于m;當(dāng)然,如果對小車M進(jìn)行動(dòng)能定理研究,肯定要滿足M遠(yuǎn)大于m;故C正確,D錯(cuò)誤;
故選:BC.
(4)由圖可知計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離逐漸增大,所以小車的加速度方向O→E.
故答案為:(1)0.24,0.21; 
(2)否,因兩打點(diǎn)計(jì)時(shí)器同時(shí)開始、停止工作,故兩小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,可以用紙帶上打點(diǎn)的總位移大小之比表示加速度之比;
(3)BC;
(4)O→E.

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)的原理,會通過運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解加速度之比和瞬時(shí)速度大。幻鞔_實(shí)驗(yàn)的誤差來源,不難.

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A.兩星間的萬有引力不變B.白矮星的軌道半徑不變
C.類日伴星的運(yùn)動(dòng)速率減小D.兩星的運(yùn)動(dòng)周期保持不變

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A.帶負(fù)電粒子從x1運(yùn)動(dòng)到x2電場力做負(fù)功
B.x1、x2處電勢小于零
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A.B.C.D.

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A.兩次t=0時(shí)刻線圈平面均與中性面垂直
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C.曲線a表示的交變電動(dòng)勢瞬時(shí)值為15cos50mv
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D.在t1時(shí)刻以前,乙車位移一直大于甲車

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