Question

12．某同學在做“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗時，請正確回答和計算下列問題：
（1）實驗時，要用到打點計時器，打點計時器是一種計時儀器，其電源頻率為50Hz，常用的電磁打點計時器和電火花打點計時器使用的是交流電（直流電，交流電），但前者所接工作電壓應(yīng)在6V以下，后者所接工作電壓為220V．
（2）在使用打點計時器時，應(yīng)先把打點計時器固定，讓紙帶穿過限位孔，把復寫紙片套在定位軸上，并且壓在紙帶上面．
（3）若某次實驗時交流電的頻率變小了而未被發(fā)現(xiàn)，則測得小車的速度與小車真實速度相比偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（4）實驗中關(guān)于打點計時器的操作正確的是D
A．也可以用干電池作為打點計時器的電源
B．使用時應(yīng)當先放開小車，再接通打點計時器電源
C．先讓紙帶運動或先接通電源都可以．
D．每打完一條紙帶都要及時切斷打點計時器的電源
（5）根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是A組（選填字母選項）
①時間          ②位移         ③瞬時速度              ④平均速度
A．①②B．②③C．①③D．②④
（6）若通過打點計時器得到的一條紙帶上的點跡分布不均勻，下列判斷正確的是BC
A、點跡密集的地方物體運動的速度比較大                  B、點跡密集的地方物體運動的速度比較小
C、點跡不均勻說明物體做變速運動                        D、點跡不均勻說明打點計時器有故障
（7）如圖是某同學在做“測定勻加速直線運動的加速度”實驗中的一條紙帶，每相鄰兩個點中間還有四個點未畫出．打點計時器接在頻率為50赫茲的電源上．其中x₁=2.50cm，x₂=7.50cm，x₃=15.0cm．（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）．
①打點1的瞬時速度為0.375m/s
②則小車的加速度a=2.50m/s²
③點1到點3的平均速度大小是0.625m/s．

Answer 1

分析 打點計時器是一種計時儀器，其電源頻率為50Hz，常用的電磁打點計時器和電火花計時器使用的是交流電，它們是每隔0.02s打一個點；使用時應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后釋放紙帶讓紙帶，如果先放開紙帶開始運動，再接通打點計時器的電源，紙帶上可能有很長一段打不上點；
能夠知道相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔．了解打點計時器的打點原理，能通過紙帶分析紙帶的運動情況．
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1點的速度，即1點的速度等于02段得平均速度．根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)位移之差是一恒量，△x=aT²，求出加速度．

解答 解：（1）打點計時器是一種計時儀器，其電源頻率為50Hz，常用的電磁打點計時器和電火花計時器使用的是交流電，它們是每隔0.02s打一個點．
電磁打點計時器所接工作電壓應(yīng)在6V以下，電火花打點計時器所接工作電壓為 220V；
（2）在使用打點計時器時，應(yīng)先把打點計時器固定，讓紙帶穿過限位孔，把復寫紙片套在定位軸上，并且壓在紙帶上面；
（3）如果在某次實驗中，交流電的頻率偏離50Hz，設(shè)f＜50Hz，那么實際打點周期變大，
根據(jù)運動學公式△x=at²得：真實的加速度值就會偏小，
所以測量的加速度值與真實的加速度值相比是偏大．
（4）A、電磁打點計時器應(yīng)使用4-6V的交流電，故A錯誤；
B、實驗時，如果先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理．所以應(yīng)該先接通電源，后讓紙帶運動，故BC錯誤；
D、每打完一條紙帶要及時切斷打點計時器的電源，故D正確；
（5）根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是時間與位移，而平均速度與瞬時速度均要通過計算求得，故A正確，BCD錯誤．
（6）A、相鄰計時點的時間間隔相等，點跡密集的地方，相鄰計時點的距離小，所以物體運動的速度比較大小，故A錯誤，B正確．
C、相鄰計時點的時間間隔相等，點跡不均勻說明物體做變速運動，故C正確，D錯誤．
故選：BC．
（7）①1點的瞬時速度等于02段的平均速度，所以V₁=$\frac{{x}_{02}}{2T}$=$\frac{0.075}{0.2}$m/s=0.375m/s
 ②由△x=aT²，T=0.1s，且△x=2.5cm=0.025m
得 a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{0.025}{0．{1}^{2}}$=2.50m/s²
③點1到點3的平均速度大小是$\overline{v}$=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$=$\frac{0.15-0.025}{0.2}$=0.625m/s；
故答案為：（1）計時，交流電，6，220；
（2）限位孔，紙帶上面；（3）偏大；（4）D；（5）A；（6）BC；
（7）①0.375，②2.50，③0.625．

點評 本題比較簡單，考查了打點計時器的基本知識，平時要加強基礎(chǔ)實驗的實際操作，提高操作技能和數(shù)據(jù)處理能力．
解決本題的關(guān)鍵掌握勻變速直線運動某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度．以及在連續(xù)相等時間內(nèi)位移之差是一恒量．