题目内容

11.(1)某同学用图1所示的实验装置研究小车在斜面上的运动.
①实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有ACF.(填选项代号)
A.电压合适的50Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.停表
E.天平
F.重锤
②实验中所用电源的频率为50Hz.选取合适的纸带如图2,以每5个点为一个记数点,分别记0、1、2…用刻度尺测得S1=2.80cm;S2=4.29cm;S3=5.79cm;S4=7.30cm;根据纸带中所给的信息,图中标出的相邻两计数点的时间间隔T=0.1s,当打点计时器打下点“2”时的瞬时速度为v2=0.504m/s,小车加速度的计算公式为a=$\frac{({s}_{4}+{s}_{3})-({s}_{2}+{s}_{1})}{4{T}^{2}}$ (每两个计数点间的时间间隔用T表示),计算结果为a=1.50m/s2.(保留三位有效数字)

分析 ①根据实验的原理确定需要测量的物理量,从而确定所需的器材.
②根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,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2点的瞬时速度.

解答 解:①实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外,在下列的器材中,必须使用的有电压合适的50Hz交流电源给打点计时器供电,需要用刻度尺测量计数点之间的距离处理数据,需要重锤,
故选:ACF.
②每5个点为一个记数点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上2点时小车的瞬时速度大小.
v2=$\frac{{x}_{13}}{2T}$=$\frac{0.0429+0.0579}{0.2}$=0.504m/s
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:S3-S1=2a1T2 
S4-S2=2a2T2 
为了更加准确的求解加速度,我们对两个加速度取平均值
得:a=$\frac{1}{2}$(a1+a2)
即小车运动的加速度计算表达式为:
a=$\frac{({s}_{4}+{s}_{3})-({s}_{2}+{s}_{1})}{4{T}^{2}}$=$\frac{(0.073+0.0579)-(0.0429+0.0280)}{0.04}$ m/s2=1.50m/s2
故答案为:①ACF;
②0.504,$\frac{({s}_{4}+{s}_{3})-({s}_{2}+{s}_{1})}{4{T}^{2}}$,1.50.

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.要注意单位的换算和有效数字的保留.

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