题目内容

20.在做《研究匀变速直线运动》的实验时,某同学得到一条纸带,如图所示,并且每隔四个计时点取一个计数点,已知每两个相邻计数点间的距离为s,且s1=0.96cm,s2=2.88cm,s3=4.80cm,s4=6.72cm,s5=8.64cm,s6=10.56cm,电磁打点计时器的电源频率为50Hz.

(1)相邻两个计数点间所对应的时间T=0.1 s,根据连续相等时间内的位移之差是一恒量 确定小车做匀加速直线运动;
(2)计算此小车运动的加速度大小a=1.92m/s2,打第4个计数点时小车的速度大小v=0.768m/s.(结果保留三位有效数字)
(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比不变(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).

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第4个计数点的速度,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)打点的时间间隔为0.02s,因为每隔四个计时点取一个计数点,则相邻计数点的时间间隔T=0.1s.
因为连续相等时间内的位移之差为一恒量,即△x=1.92cm,可知小车做匀加速直线运动.
(2)根据△x=aT2得,a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{1.92×1{0}^{-2}}{0.01}=1.92m/{s}^{2}$,第4个计数点的瞬时速度$v=\frac{{s}_{4}+{s}_{5}}{2T}=\frac{(6.72+8.64)×1{0}^{-2}}{0.2}$=0.768m/s.
(3)交流电压发生变化,由于交流电的频率不变,则打点周期不变,加速度的测量值不变.
故答案为:(1)0.1,连续相等时间内的位移之差是一恒量,(2)1.92,0.768,(3)不变.

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,关键是匀变速直线运动推论的运用.

练习册系列答案
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10.在研究性学习中,小刚、小聪和小明所在的小组收集了手机的电池以及从废旧收音机上拆下的电阻器、电容器、电感线圈等电子器件.现从这些元件中选取两个待测元件进行研究,一是电阻器Rx(阻值约2kΩ),二是手机中常用的锂电池(电动势E的标称值为3.4V).在操作台上还准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程4.00V,内阻RV约10kΩ)
B.电流表A1(量程100mA,内阻RA1约5.0Ω)
C.电流表A2(量程2.00mA,内阻RA2约50Ω)
D.滑动变阻器R(阻值变化范围为0~40Ω.额定电流1A)
E.电阻箱Ro(阻值变化范围为0~999.9Ω)
F.单刀单掷开关S一只、导线若干

(1)小刚采用伏安法测定Rx的阻值,他使用的电池是待测的锂电池.图甲是他所用的实验器材,且已连接了部分实验器材.为了尽可能减小实验误差,请你用笔划线在答题卡上完成实物连接.
(2)根据你所画的实物连线的实验电路,小刚应该选用的电流表是A2(选填“A1”或“A2”),他用$\frac{电压表读数}{电流表读数}$作为Rx的测量值,则Rx的测量值大于Rx的真实值(填“大于”或“小于”).
(3)小聪和小明设计了图乙所示的电路图测量锂电池的电动势和内阻.
a.小聪的实验操作是:闭合开关S,调整电阻箱的阻值为R1时,读出电压表的示数为Ul;调整电阻箱的阻值为R2时,读出电压表的示数为U2.若忽略电压表内阻的影响,则该电池的电动势和内阻的测量值的表达式分别为E侧=$\frac{{U}_{1}{U}_{2}({R}_{1}-{R}_{2})}{{U}_{2}{R}_{1}-{U}_{1}{R}_{2}}$和r侧=$\frac{{R}_{1}{R}_{2}({U}_{1}-{U}_{2})}{{U}_{2}{R}_{1}-{U}_{1}{R}_{2}}$.
b.小明认为用线性图象更便于处理和分析实验数据.他在实验中多次改变电阻箱的阻值,获取了多组实验数据,画出的$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{{R}_{0}}$图象为一条直线(见图丙).若忽略电压表内阻的影响,则该图象的函数表达式为$\frac{1}{U}$=$\frac{1}{E}$+$\frac{r}{E}$•$\frac{1}{R}$(用E、r、R0表示),由图丙可知该电池的电动势和内阻的测量值分别为E侧=3.3V,r侧=0.25Ω.(电动势E侧和内阻r侧的值均取两位有效数字)

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