题目内容

2.在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中:
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有AC.(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.秒表
E.天平
(2)实验过程中,下列做法正确的是AD.
A.先接通电源,再使纸带运动
B.先使纸带运动,再接通电源
C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处
D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处
(3)如图是用小车拖动纸带用打点计时器测定匀变速运动的加速度打出的一条纸带,A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的计数点,相邻计数点间的时间间隔为0.1秒.

试求:打点计时器打下C点时小车的瞬时速度为0.30m/s;打点计时器打下E点时小车的瞬时速度为0.38m/s;小车的加速度的大小为0.40m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)
(4)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,则加速度的测量值比实际值偏大.(填“大”或“小”)

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)在操作过程中,应先接通电源,再释放纸带,接好纸带的小车应停在靠近滑轮处;
(3)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;
(4)根据周期与频率关系,注意同学不知道,从而导致测量值偏大.

解答 解:(1)使用打点计时器是需要用电压合适的交流电源;处理纸带时需要用刻度尺,由于打点计时器记录了小车运动时间,因此不需要秒表,不需要天平和重锤.
故选:AC.
(2)实验操作时,用将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再释放纸带.故A、D正确.
(3)C点的瞬时速度等于BD段的平均速度,则有:vC=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.084-0.024}{2×0.1}$m/s=0.30m/s.
同理,vD=$\frac{{x}_{CE}}{2T}$=$\frac{0.12-0.052}{0.2}$m/s=0.34m/s
根据平均速度vD=$\frac{{v}_{C}+{v}_{E}}{2}$,则有:vE=2vD-vC=0.34×2-0.3=0.38m/s
根据△x=aT2得:a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.12-0.052-0.052}{4×0.{1}^{2}}$m/s2=0.40m/s2.
如果当时电网中交变电流的频率是:f=49Hz,而做实验的同学并不知道,则测量的周期偏小,加速度的测量值偏大.
故答案为:(1)AC;(2)AD;(3)0.30,0.38,0.40;(4)大.

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,并掌握实验操作步骤;同时注意有效数字,及注意第4问:同学不知道频率变化,是解题的关键.

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