Question

4．某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動．

（1）實驗中，除電火花打點計時器、小車、平板、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有A和D．（填選項代號）
A．220V 50Hz交流電源   B．220V直流電源    C．6V以下的50Hz交流電源
D．刻度尺         E．秒表       F．天平
（2）（多選）實驗過程中，下列做法正確的是ABD．
A．先接通電源，再使紙帶運動
B．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運動
C．在紙帶上若每四個計時點取一個計數(shù)點，則時間間隔為T=0.1s
D．將接好紙帶的小車在靠近打點計時器處釋放
（3）已知打點計時器電源頻率為f．該同學(xué)打下如圖乙紙帶，圖中所標(biāo)的點為計數(shù)點，每兩個計數(shù)點間還有4個點（圖中未畫出），測得AB距離為x₁，CD距離為x₂．計算可得小球運動的加速度為a=$\frac{（{x}_{2}-{x}_{1}）{f}^{2}}{50}$（用f、x₁、x₂表示），圖中BC距離為$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$．
（4）如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的電壓變?yōu)?10V，而做實驗的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比不變．（選填”偏大”“偏小”或”不變”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的實驗器材．
（2）根據(jù)實驗的注意事項選出正確的選項，注意該實驗不需要測量小車的質(zhì)量．
（3）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計數(shù)點2的瞬時速度，根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，運用逐差法求出加速度．
（4）根據(jù)周期的測量誤差，結(jié)合△x=aT²判斷加速度的測量誤差．

解答 解：（1）電火花打點計時器采用220V、50Hz的交流電源，打點計時器可以記錄時間，所以不需要秒表，該實驗不需要測量質(zhì)量，所以不需要天平，由于要測量紙帶上點跡間的距離，所以需要刻度尺．
故選：AD．
（2）A、實驗時應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，故A正確；
B、要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運動，B正確．
C、在紙帶上若每四個計時點取一個計數(shù)點，則時間間隔為T=0.08s，故C錯誤．
D、為了有效使用紙帶，小車靠靠近打點計時器處釋放，故D正確．
故選：ABD．
（3）小球做自由落體運動，在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)位移差值為一個恒量，故：
AB距離為x₁，CD距離為x₂．
依據(jù)x₂-x₁=2aT²
解得：$a=\frac{{（{{x_2}-{x_1}}）{f^2}}}{50}$；
根據(jù)x_CD-x_BC=x_BC-x_AB
解得：${x_{BC}}=\frac{{{x_1}+{x_2}}}{2}$
（4）如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的電壓變?yōu)?10V，而當(dāng)時交變電流的頻率卻不變，則測量的周期也不變，
根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$ 知，加速度的測量值不變；
故答案為：（1）A，D；（2）ABD；（3）$\frac{（{x}_{2}-{x}_{1}）{f}^{2}}{50}$；$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$；（4）不變．

點評 解決本題的關(guān)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(guān)鍵是勻變速直線運動推論的運用．注意交流電源的頻率會影響周期，而電壓變化不會影響周期．