Question

【題目】某同學(xué)探究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電。

(1)下列實(shí)驗(yàn)操作中，錯(cuò)誤的有___.

A. 將銅管豎直地固定在限位孔的正下方

B. 紙帶穿過(guò)限位孔，壓在復(fù)寫(xiě)紙下面

C. 捏住磁鐵所連的紙帶上端，然后松開(kāi)讓磁鐵從靜止釋放

D. 在磁鐵下落的同時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

(2)該同學(xué)按正確的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(記為“實(shí)驗(yàn)①”)，將磁鐵從管口處釋放，打出一條紙帶，取開(kāi)始下落的一段，確定一合適的點(diǎn)為O點(diǎn)，每隔一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)為1，2，…，8.用刻度尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，記錄在紙帶上，如圖乙所示。

計(jì)算相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)間的平均速度v，粗略地表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，抄入下表。請(qǐng)將表中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整________.。

位置	1	2	3	4	5	6	7	8
v(cm/s)	24.5	33.8	37.8		39.5	39.8	39.8	39.8

(3)分析上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：在這段紙帶記錄的時(shí)間內(nèi)，磁鐵運(yùn)動(dòng)速度的變化情況是逐漸增大到39.8cm/s； 即 磁鐵受到阻尼作用的變化情況是________.

(4)該同學(xué)將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作(記為“實(shí)驗(yàn)②”)，結(jié)果表明磁鐵下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾乎相同�？芍獙�(shí)驗(yàn)②是為了說(shuō)明磁鐵在塑料管___________中對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果可得到結(jié)論是_____________________________

Answer 1

【答案】(1)D；(2)39.0；(3)逐漸增大到39.8cm/s，逐漸增大到等于重力；(4)為了說(shuō)明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用；磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用。

【解析】

(1)A、本實(shí)驗(yàn)的目的是研究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，故實(shí)驗(yàn)中必須保證小磁鐵除受重力、磁力外不受其他力的作用，故銅管需豎直地固定在限位孔正下方以保證磁鐵在下落過(guò)程中不與銅管摩擦與碰撞，A正確；

B. 紙帶穿過(guò)限位孔可以保證紙帶的正確方位，置于復(fù)寫(xiě)紙下面可以保證打點(diǎn)清晰，故B正確；

C. 釋放紙帶前應(yīng)手提紙帶上端使紙帶豎直，小磁鐵靜止，故C正確；

D. 釋放小磁鐵前應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待其工作穩(wěn)定后方可放開(kāi)紙帶，故D錯(cuò)誤。

本題選擇錯(cuò)誤答案，故選：D

(2)由圖乙可得v4= cm/s=39.0cm/s.

(3)由表中數(shù)據(jù)可以看出，磁鐵運(yùn)動(dòng)的速度在相等時(shí)間內(nèi)的增量逐漸減小，最終保持39.8cm/s的速度不變，即磁鐵運(yùn)動(dòng)中加速度逐漸減小，最終為零，則由mgf=ma知阻尼作用逐漸增大直到等于重力。

(4)由實(shí)驗(yàn)可知，磁鐵在銅管中受到阻尼作用，磁鐵在塑料管中不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不受阻尼作用的影響，對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②可知，磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用。

故答案為：(1)D；

(2)39.0；

(3)逐漸增大到39.8cm/s，逐漸增大到等于重力；

(4)為了說(shuō)明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用；磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用。