题目内容
【题目】某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。实验装置如图甲所示，打点计时器的电源为50Hz的交流电。
(1)下列实验操作中，错误的有___.
A. 将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
B. 纸带穿过限位孔，压在复写纸下面
C. 捏住磁铁所连的纸带上端，然后松开让磁铁从静止释放
D. 在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
(2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验①”)，将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1，2，…，8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离，记录在纸带上，如图乙所示。
计算相邻计时点间的平均速度v，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表。请将表中的数据补充完整________.。
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)分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是逐渐增大到39.8cm/s； 即 磁铁受到阻尼作用的变化情况是________.
(4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作(记为“实验②”)，结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同。可知实验②是为了说明磁铁在塑料管___________中对比实验①和②的结果可得到结论是_____________________________
【答案】(1)D；(2)39.0；(3)逐渐增大到39.8cm/s，逐渐增大到等于重力；(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用；磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
【解析】
(1)A、本实验的目的是研究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，故实验中必须保证小磁铁除受重力、磁力外不受其他力的作用，故铜管需竖直地固定在限位孔正下方以保证磁铁在下落过程中不与铜管摩擦与碰撞，A正确；
B. 纸带穿过限位孔可以保证纸带的正确方位，置于复写纸下面可以保证打点清晰，故B正确；
C. 释放纸带前应手提纸带上端使纸带竖直，小磁铁静止，故C正确；
D. 释放小磁铁前应先接通打点计时器的电源，待其工作稳定后方可放开纸带，故D错误。
本题选择错误答案，故选：D
(2)由图乙可得v4= 
cm/s=39.0cm/s.
(3)由表中数据可以看出，磁铁运动的速度在相等时间内的增量逐渐减小，最终保持39.8cm/s的速度不变，即磁铁运动中加速度逐渐减小，最终为零，则由mgf=ma知阻尼作用逐渐增大直到等于重力。
(4)由实验可知，磁铁在铜管中受到阻尼作用，磁铁在塑料管中不会产生电磁感应现象，不受阻尼作用的影响，对比实验①和②可知，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
故答案为：(1)D；
(2)39.0；
(3)逐渐增大到39.8cm/s，逐渐增大到等于重力；
(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用；磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
【题目】要求摩托车由静止开始在尽量短的时间内走完一段直道，然后驶入一段半圆形的弯道，但在弯道上行驶时车速不能太快，以免因离心作用而偏出车道。求摩托车在直道上行驶所用的最短时间。有关数据见表格。
启动加速度a1 | 4m/s2 |
制动加速度a2 | 8m/s2 |
直道最大速度v1 | 40m/s |
弯道最大速度v2 | 20m/s |
直道长度s | 218m |
某同学是这样解的：要使摩托车所用时间最短,应先由静止加速到最大速度v1=40m/s,然后再减速到v2=20m/s，t1=
=…;t2=
=…;t=t1+t2
你认为这位同学的解法是否合理?若合理，请完成计算；若不合理，请说明理由，并用你自己的方法算出正确结果。
