题目内容

18．（1）某同学进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，打点计时器采用交流（选填交流或直流）电源，实验操作中A，即可打出了一条纸带．
A．应先接通电源，在打点计时器开始打点后再释放小车
B．应先释放小车，再接通电源打点计时器开始打点
C．释放小车，同时通电源打点计时器开始打点
D．先释放小车或先接通电源打点计时器开始打点都可以
（2）已知计时器打点的时间间隔为0.02s，该同学按打点先后顺序每隔4个点取1个计数点，得到了O、A、B、C、D等几个计数点，如图1所示，则相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s．用刻度尺量得OA=1.50cm、AB=1.90cm、BC=2.30cm、CD=2.70cm．由此可知，纸带做匀加速运动（选填“匀加速”或“匀减速”），打C点时纸带的速度大小为0.25m/s．纸带运动的加速度大小为0.4m/s2．

（3）另一同学利用如图2所示的装置测定导轨上滑块运动的加速度，滑块上安装了宽度为d的遮光板．滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门A、B，配套的数字毫秒计（图中未画出）记录了遮光板通过第一个光电门A的时间为△t1，则滑块通过第一个光电门的速度表达式为vA=$\frac{d}{△{t}_{1}}$．
若已知滑块通过两光电门速度分别为vA、vB，两个光电门A、B间距离为L，则滑块的加速度表达式为a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$．

分析 掌握打点计时器的使用以及简单构造，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车．纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．光电门测量滑块瞬时速度的原理是遮光条通过光电门的速度可以用平均速度代替即v=$\frac{d}{t}$，再根据运动学公式即可求出物体的加速度a．

解答 解：（1）打点计时器采用交流电源，实验中为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，故A正确；
（2）每隔4个点取1个计数点，则相邻两个计数点之间的时间间隔T=0.1s，
由于相邻的计数点的位移之差相等，△x=0.4cm，所以纸带做匀加速直线运动．
利用匀变速直线运动的推论
vc=$\frac{{x}_{BD}}{{t}_{BD}}$=$\frac{0.023+0.027}{0.2}$=0.25m/s．
根据a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$ 得：
a=$\frac{0.004}{0．{1}^{2}}$=0.4m/s2；
（3）由于遮光板通过光电门的时间很短，可以认为滑块在这很短的时间内做匀速运动，也就是说用这段时间内的平均速度代表瞬时速度，
则vA=$\frac{d}{△{t}_{1}}$，
根据2aL=vB2-vA2
解得：a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$
故答案为：
（1）交流；A；
（2）0.1；匀加速；0.25；0.4；
（3）$\frac{d}{△{t}_{1}}$；$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$．

点评 能够清楚该实验的工作原理和实验步骤．知道相邻两个计数点之间的时间间隔．
纸带问题的处理时力学实验中常见的问题，计算要注意单位的换算．

练习册系列答案
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B．在t1～t2时间内，汽车一定做匀速运动
C．在t2～t3时间内，汽车一定做匀速运动
D．在t3时刻，汽车速度一定等于vm
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（2）所选计时器应连接交流（填“直流”或”交流”）电源．
（3）实验中得到如图2所示的一条纸带，已知相邻两点之间的时间间隔为T，测得A、B两点之间的距离为s1，B、C两点间的距离为s2．若重物的质量为m，用上述物理量表示，计时器在打B点时重物的动能为$\frac{m（{s}_{1}+{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$．

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