Question

14．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的频率为50Hz．

①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速．
②物块减速运动过程中加速度的大小为a=2.00m/s²，（结果保留三位有效数字）．
若用$\frac{a}{g}$来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果μ=0.200（保留三位有效数字）
③如果该同学安装好所有的实验器材后，再接通电源后，发现电火花打点计时器不能工作．经检查发现电源太低，而打点计时器完好．现身边有滑动变阻器和自耦变压器，他稍加思索就设计了以下四种电路如图丙．请你帮他分析下列四种路合符要求？D

Answer 1

分析 ①由纸带两个点之间的时间相同，若位移逐渐增大，表示物体做加速运动，若位移逐渐减小，则表示物体做减速运动；
②用作差法求解减速过程中的加速度；
③根据牛顿第二定律求出a，即可求出μ
④变压器只能改变交流电的电压和电流，不能改变直流电的电压和电流，根据变压器电压与匝数成正比，升压变压器原线圈匝数比副线圈匝数少

解答 解：①从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速；
②每5个点取1个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，由纸带可知，计数点7往后做减速运动，根据作差法得：
$a=\frac{0.046+0.066-0.0861-0.1060}{4×0．{1}_{\;}^{2}}=-2.00m/{s}_{\;}^{2}$，减速过程的加速度大小为2.00$m/{s}_{\;}^{2}$
③根据牛顿第二定律，μmg=ma，得a=μg，$μ=\frac{a}{g}=\frac{2.00}{10}=0.200$
④变压器只能改变交变电流的电压，故AB错误，因为电源电压太低，需要用升压变压器，副线圈匝数比原线圈匝数多，故D正确；
故答案为：①6      7
②2.00
③0.200
④D

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．