题目内容

7．在研究匀变速直线运动实验中，请完成如下问题：
（1）打点计时器是实验室的重要器材．打点计时器的打点周期取决于交流电的频率，则每隔0.02秒打一个点．打点计时器工作时使用的电源是交流（选填：“直流”或“交流”）电源；电磁打点计时器的电压为6伏，电火花打点计时器的电压为220伏．
（2）用一端装有定滑轮的长木板，小车、打点计时器（频率为50Hz）、钩码、纸带、细线组成如图（a）．所示的装置，钩码拉动小车，小车做匀加速直线运动，得到如图（b）．所示的一条纸带，纸带中相邻两个计数点之间有四个点未画出．
①在这一实验中，某同学操作了以下实验步骤，其中有明显错误的步骤是DE（填写字母）
A．将打点计时器固定在平板上，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．将小车移至靠近定滑轮处
E．放开纸带，再接通电源．
②如图（b），用毫米刻度尺测量得：AB=4.56cm、AC=12.16cm、AD=22.52cm、AE=36.06cm，则：打C点时小车的速度大小为0.898 m/s；小车的加速度为2.94 m/s2．（结果保留三位有效数字）

分析 （1）了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的工作电压、工作原理即可正确解答；同时要熟练使用打点计时器进行有关的操作．
（2）探究小车速度随时间变化的关系的实验，所需的实验器材应该从实验的过程和步骤去考虑；接通电源与释放纸带（或物体）的先后顺序根据实验情况总结得出．
根据匀变速直线运动的推论公式xm-xn=（m-n）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．

解答 解：（1）打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，打点计时器的打点周期取决于交流电的频率，
若交流电的频率是50Hz，那么它每隔0.02 s打一个点．电磁打点计时器的工作电压是交流6V，电火花计时器的工作电压是交流220V．
（2）①其中有明显错误的步骤是：
D：将小车移至靠近定滑轮处，那么小车在水平面上运动的距离很小，即在纸带上打下的点也很少．不利于数据的处理，故D错误
E：开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，故E错误
故选：DE．
②由于两个相邻的计数点之间还有4个点没画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s．
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，
vC=$\frac{{x}_{BD}}{{t}_{BD}}$=$\frac{0.2252-0.0456}{0.2}$=0.898m/s
根据匀变速直线运动的推论公式xm-xn=（m-n）aT2，
得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{（2T）^{2}}$=$\frac{0.3606-0.1216-0.1216}{0．{2}^{2}}$=2.94 m/s2．
故答案为：（1）交流电的频率，0.02，交流，6，220；
（2）①DE；②0.898； 2.94；

点评 对于基本仪器的使用和工作原理，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去做做，以加强基本仪器的了解和使用．
本题考查了实验的具体操作细节，要加强实验的实际操作，不能单凭背实验来解答实验问题．

练习册系列答案
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