题目内容

5.在做“研究匀变速直线运动”实验中,电磁打点计时器用频率为50Hz的交流电源,打点计时器打出的一条纸带中的某段如图所示,A、B、C …点间的时间间隔均为0.1s,物体在AE段对应的平均速度,其大小为1.1m/s,从图中给定的长度,求出小车的加速度大小是4m/s2,打下C点时小车的速度大小是1.1m/s.
如果当时电网中交变电流的频率是f=48Hz,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偏大(选填:偏大、偏小或不变).

分析 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C点时小车的瞬时速度大小,并依据周期与频率的关系,即可确定误差产生根源.

解答 解:因为相邻计数点间有四个点,则时间间隔为0.1s.
依据平均速度公式$\overline{v}$AE=$\frac{{x}_{AE}}{{t}_{AE}}$=$\frac{0.44}{0.4}$=1.1m/s;
由题意可知:x1=5.0cm,x2=14.0-5.0=9cm,x3=27.0cm-14.0vm=13cm,x4=44.0cm-27.0cm=17cm
所以根据逐差法有:
△x=aT2,其中△x=4cm,T=0.1s,故带入数据解得:a=4m/s2.
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,有:
vC=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.27-0.05}{0.2}$=1.1m/s
当时电网中交变电流的频率是48Hz,则T′=$\frac{1}{48}$>$\frac{1}{50}$=T
所以物体运动的时间变长,物体的位移增大,
而计算时间仍然是T,所以测量的加速度偏大;
故答案为:0.1s,1.1m/s,4m/s2,1.1m/s,偏大.

点评 本题借助实验考查了匀变速直线的规律以及推论的应用,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,提高解决问题能力.

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