Question

10．某同学做“测匀变速直线运动的加速度”的实验装置如图1所示．一小车放在水平长木板上，左侧拴有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，小车右侧与穿过电火花计时器的纸带相连，在重物牵引下，小车在木板上向左运动．
图1给出了电火花计时器在纸带上打出的一些计数点，相邻的两个计数点间还有4个点没画出，电火花计时器所用的交流电频率为50Hz．

（1）实验中，除电火花打点计时器（含纸带、墨粉纸）、重锤、小车、平板、导线、细线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有BC．（填选项代号）
A．电压为4～6V的50Hz交流电源     B．电压为220V的50Hz交流电源
C．刻度尺       D．停表      E．天平
（2）该同学进行了以下实验操作步骤，其中错误的步骤是AD
A．将打点计时器固定在长木板有滑轮一端，并接好电路
B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码
D．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源
（3）根据图2纸带可以计算各点的瞬时速度及小车加速度，现计算第2点的瞬时速度：v₂=0.396m/s，小车的加速度为a=0.380m/s²．（结果取三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，从而确定应选用的仪表；
（2）根据实验的原理和实验中的注意事项确定操作中的错误步骤．
（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点2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．

解答 解：（1）打点计时器使用交流电源，该实验中使用的电火花计时器工作电压为220V．实验中，除带滑轮的长木板、小车、细线、钩码、纸带外，还需选用的仪器为220V电流电源和刻度尺；故选BC；
（2）A、将打点计时器固定在长木板不带滑轮的一端，并接好电路，故A错误．
B、将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔，故B正确．
C、把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码，故C正确．
D、实验时应先接通电源，再释放纸带，故D错误．
本题选错误的，故选：AD．
（4）x₁₂=3.77cm=0.0377m；x₂₃=4.15cm=0.0415m；
计数点2的瞬时速度v₂=$\frac{{x}_{13}}{2T}$=$\frac{0.0377+0.0415}{0.2}$m/s=0.396m/s．
（5）根据△x=aT²，运用逐差法得，a=$\frac{{x}_{36}-{x}_{03}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0453+0.0491+0.0529-0.0339-0.0377-0.0415}{9×0．{1}^{2}}$=0.380m/s²．
故答案为：（1）BC；（2）AD；（3）0.396，0.380．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用．同时能明确实验中的操作步骤和方法．