Question

14．在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實(shí)驗請你幫助解決下列問題．

（1）在做用打點(diǎn)計時器測速度的實(shí)驗中，要用到打點(diǎn)計時器，打點(diǎn)計時器是一種計時儀器，在圖1示打點(diǎn)計時器的結(jié)構(gòu)圖中，編號②的名稱是線圈； 編號④的名稱是永久磁鐵，編號⑤的名是振針．現(xiàn)在實(shí)驗室多用電火花計時器，其電源電壓是交流220V，我國常用的電源頻率為50Hz，它每隔0.02s打一個點(diǎn)．
（2）在實(shí)驗的過程中，有如下基本步驟，它們正確的排列順序為ABDCFE（只填字母）．
A．把打點(diǎn)計時器固定在桌子上          B．安好紙帶
C．松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動        D．接通低壓交流電源
E．取下紙帶                        F．?dāng)嚅_開關(guān)
（3）該同學(xué)得到如圖2所示的紙帶，并在這條紙帶上取好了計數(shù)點(diǎn)（每兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出）．計數(shù)點(diǎn)的編號依次為：A、B、C、D、E，各點(diǎn)與A點(diǎn)間的距離如圖2所示．根據(jù)該同學(xué)打出的紙帶我們可以判斷小車與紙帶的右（填“左”或“右”）端相連，計算可知D點(diǎn)對應(yīng)小車的速度是0.432m/s，AE間的平均速度是0.464m/s，小車運(yùn)動的加速度大小是0.648m/s²．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（4）實(shí)驗結(jié)束后，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)這樣計算出的加速度值比真實(shí)值偏大，形成誤差的原因可能是C
A．實(shí)驗時電源的電壓高于220V
B．實(shí)驗時打點(diǎn)計時器用的是直流電源
C．實(shí)驗時打點(diǎn)計時器的工作頻率小于50H_Z
D．實(shí)驗時打點(diǎn)計時器的工作電流小于額定電流．

Answer 1

分析 正確解答本題需要掌握：明確該實(shí)驗的具體操作細(xì)節(jié)和注意事項；
正確根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律對紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．

解答 解：（1）在做用打點(diǎn)計時器測速度的實(shí)驗中，要用到打點(diǎn)計時器，打點(diǎn)計時器是一種計時儀器，在圖1所示打點(diǎn)計時器的結(jié)構(gòu)圖中，編號②的名稱是線圈； 編號④的名稱是永久磁鐵，編號⑤的名稱是振針．現(xiàn)在實(shí)驗室多用電火花計時器，其電源電壓是交流220V，我國常用的電源頻率為50Hz，它每隔0.02s打一個點(diǎn)．
（2）在實(shí)驗的過程中，有如下基本步驟，它們正確的排列順序為
A．把打點(diǎn)計時器固定在桌子上          
B．安好紙帶
D．接通低壓交流電源
C．松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動
 F．?dāng)嚅_開關(guān)
E．取下紙帶
（3）從紙帶上的數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)：從計數(shù)點(diǎn)A到E相鄰的計數(shù)點(diǎn)距離越來越小，所以計數(shù)點(diǎn)A到E的速度在減�。�
而小車做的是加速運(yùn)動，所以小車與紙帶的右端相連．
利用勻變速直線運(yùn)動的推論得：
v_D=$\frac{{x}_{CE}}{{t}_{CE}}$=$\frac{0.3715-0.1987}{2×2×0.1}$=0.432m/s
$\overline{{v}_{AE}}$=$\frac{0.3715}{0.8}$=0.464m/s
根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得：△x=at²，
a=$\frac{{x}_{AC}-{x}_{CE}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.1987-0.3715+0.1987}{4×0．{1}^{2}}$=0.648m/s²．
（4）A．實(shí)驗時電源的電壓高于220V，不影響打點(diǎn)周期．
B．實(shí)驗時打點(diǎn)計時器用的是直流電源，無法實(shí)驗．
C．實(shí)驗時打點(diǎn)計時器的工作頻率小于50Hz，那么實(shí)際打點(diǎn)周期變大，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式△x=at²得：真實(shí)的加速度值就會偏�。�所以測量的加速度值與真實(shí)的加速度值相比是偏大．
D．實(shí)驗時打點(diǎn)計時器的工作電流小于額定電流．不影響打點(diǎn)周期．
故選：C．
答：（1）計時，線圈，永久磁鐵，振針，交，220，0.02；
（2）ABDCFE；
（3）右，0.432，0.464，0.648；
（4）C．

點(diǎn)評 對于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”這樣的基礎(chǔ)實(shí)驗，同學(xué)們一定要到實(shí)驗室親自操作，才能深刻理解實(shí)驗步驟、注意事項、數(shù)據(jù)處理等問題的細(xì)節(jié)．
要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．