Question

13．某同学做“测匀变速直线运动的加速度”的实验装置如图1所示，一小车放在水平长木板上，左侧栓有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，小车右侧与穿过电火花计时器的纸带相连．在重物牵引下，小车在木板上向左运动．图2给出了电火花计时器在纸带上打出的一些计数点，相邻计数点间还有4个点没画出．电火花计时器所用的交流点频率为50Hz．
（1）实验中，除电火花计时器（含纸带、墨粉纸盒）、小车、带滑轮的长木板、导线、细线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有BCF（填选项代号）
A．电压为4～6V的50Hz交流电        B．电压为220V的50Hz交流电       C．刻度尺
D．秒表        E．天平        F．钩码（重物）
（2）下列说法中正确的有AD（填选项代号）
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．打点计时器应固定在长木板的有滑轮一端
C．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，释放小车，同时接通电源
D．根据打点计时器打出的纸带，可以直接得到的物理量是时间和某段时间内的位移
（3）根据纸带（图2）可以计算各点的瞬时速度及小车加速度，则第2点的瞬时速度v₂=0.396m/s，小车的加速度a=0.380m/s²．（计算结果取三位有效数字）
（4）打点计时器原来使用的频率是50Hz，若在测定匀变速直线运动的加速度时，交流电的频率变为60Hz而未被发现，这样计算出的加速度比真实值偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”）

Answer 1

分析 根据实验的原理和实验中的注意事项确定操作中的错误步骤．
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点2的瞬时速度，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）电火花打点计时器采用220V、50Hz的交流电源，打点计时器可以记录时间，所以不需要秒表，该实验不需要测量质量，所以不需要天平，由于要测量纸带上点迹间的距离，所以需要刻度尺，最后还需要重锤．
故选：BCF．
（2）A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，保证充分利用纸带，故A正确；
B．将打点计时器固定在长木板有滑轮另一端，并接好电路，故B错误；
C．实验时应先接通电源，后释放纸带，故C错误；
D．打点计时器打点的时间间隔是0.02s，故可以直接得出时间，位移可以用刻度尺直接测出来，故D正确；
故选：AD．
（3）计数点2的瞬时速度${v}_{2}^{\;}=\frac{{x}_{13}^{\;}}{{t}_{13}^{\;}}=\frac{0.0377+0.0415}{0.2}m/s=0.396m/s$．
根据△x=aT²，运用逐差法得，$a=\frac{{x}_{36}^{\;}-{x}_{03}^{\;}}{9{T}_{\;}^{2}}$，
代入数据得，$a=\frac{（0.0453+0.0491+0.0529）-（0.0339+0.0337+0.0415）}{9×0．{1}_{\;}^{2}}$=$0.380m/{s}_{\;}^{2}$．
（4）频率变高，即打点时间间隔变短，而根据逐差法的公式可知，时间间隔T是在分母处，故未发现时仍采用较大的时间间隔计算，结果会比真实值偏小．
故答案为：（1）BCF   （2）AD     （3）0.396       0.380        （4）偏小

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．