题目内容

20.某同学用打点计时器测做匀加速直线运动的物体的加速度,电源频率f=50Hz,在纸带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点,因保存不当,纸带被污染,如图所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,但仅能读出其中3个计数点到零点的距离:xA=16.6mm,xB=126.5mm,xD=624.5mm若无法再做实验,可由以上信息推知:

(1)打点计时器使用的电源是电源交流(填“交流”或“直流”),其中电火花计时器的工作电压为V,若电源频率为50Hz,这两种打点计时器都是每隔0.02s打一次点.
(2)打C点时物体的速度大小为2.5m/s(取2位有效数字)
(3)物体的加速度大小为$\frac{(2{x}_{A}^{\;}+{x}_{D}^{\;}-3{x}_{B}^{\;})}{75}{f}_{\;}^{2}$(用xA、xB、xD和f表示)

分析 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,求出C点的速度,根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度.

解答 解:(1)打点计时器使用的电源是交流电源,若电源频率为50Hz,这两种打点计时器都是每隔0.02s打一次点.
(2)打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点,则相邻两计数点的时间间隔为T=0.1s.
根据间的平均速度等于点的速度得vc=$\frac{{x}_{BD}^{\;}}{2T}=\frac{0.6245-0.1265}{0.2}m/s$
(3)匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大,即△x=aT2,所以有:
xBC=xAB+aT2,xCD=xBC+aT2=xAB+2aT2,xBD=2xAB+3aT2,
所以物体的加速度大小a=$\frac{{x}_{BD}^{\;}-2{x}_{AB}^{\;}}{3{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{(2{x}_{A}^{\;}+{x}_{D}^{\;}-3{x}_{B}^{\;})}{75}{f}_{\;}^{2}$.
故答案为:(1)交流      0.02
(2)2.5
(3)$\frac{(2{x}_{A}^{\;}+{x}_{D}^{\;}-3{x}_{B}^{\;})}{75}{f}_{\;}^{2}$

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.

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