Question

8．某同学做“探究小车速度随时间变化的规律”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钩码相连，小车右侧与穿过电火花计时器的纸带相连，在钩码牵引下，小车在木板上向左运动．下图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）、小车、长木板、导线、细线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有BCF．（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
F．钩码
（2）该同学进行了以下实验操作步骤，其中错误的步骤是D
A．将打点计时器固定在长木板没有滑轮一端，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）根据纸带可以计算各点的瞬时速度及小车加速度，现计算A点的瞬时速度：v_A=0.34m/s，C点的瞬时速度v_C=0.42m/s，小车的加速度为a=0.39m/s²．（结果取两位有效数字）

Answer 1

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小车运动的加速度．

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，同时还需要钩码．
故选：BCF．
（2）A、将打点计时器固定在长木板没有滑轮一端，并接好电路，故A正确；
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D错误，
故选：D；
（3）相邻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，可以求出打纸带上A点时小车的瞬时速度大小．
v_A=$\frac{{x}_{OB}}{2T}$=$\frac{6.74×1{0}^{-2}}{0.2}$ m/s=0.34 m/s
 同理，v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{15.05-6.74}{0.2}×1{0}^{-2}$ m/s=0.42 m/s
根据△x=aT²得，
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{OB}}{4{T}^{2}}$=$\frac{15.05-6.74-6.74}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$ m/s²=0.39m/s²．
故答案为：（1）BCF；（2）D；（3）0.34；0.42；0.39．

点评 考查实验原理，掌握实验操作步骤，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．