Question

7．某同學(xué)做“測勻變速直線運(yùn)動的加速度”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．一小車放在水平長木板上，左側(cè)拴有一細(xì)軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，小車右側(cè)與穿過電火花計(jì)時器的紙帶相連，在重物牽引下，小車在木板上向左運(yùn)動．圖2給出了電火花計(jì)時器在紙帶上打出的一些計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)沒畫出，電火花計(jì)時器所用的交流電頻率為50Hz．

（1）實(shí)驗(yàn)中，除電火花打點(diǎn)計(jì)時器（含紙帶、墨粉紙）、小車、平板、導(dǎo)線、細(xì)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有BCF．（填選項(xiàng)代號）
A．電壓為4～6V的50Hz交流電源     B．電壓為220V的50Hz交流電源
C．刻度尺       D．停表     E．天平        F．重錘
（2）根據(jù)紙帶（圖2）可以計(jì)算各點(diǎn)的瞬時速度及小車加速度，現(xiàn)計(jì)算第2點(diǎn)的瞬時速度：v₂=0.396m/s，小車的加速度為a=0.380m/s²．（結(jié)果取三位有效數(shù)字）
（3）另一同學(xué)利用如圖3所示的裝置測定導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動的加速度，滑塊上安裝了寬度為d的遮光板．滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門A、B，配套的數(shù)字毫秒計(jì)（圖中未畫出）記錄了遮光板通過第一個光電門A的時間為△t₁，則滑塊通過第一個光電門的速度表達(dá)式為v_A=$\frach6dqobd{△{t}_{1}^{\;}}$．若已知滑塊通過兩光電門速度分別為v_A、v_B，兩個光電門A、B間距離為L，則滑塊的加速度表達(dá)式為a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$．（用題中字母表示）

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測量的物理量，從而確定所需的器材；紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時紙帶運(yùn)動的瞬時速度和加速度．光電門測量滑塊瞬時速度的原理是遮光條通過光電門的速度可以用平均速度代替即v=$\fraciqyqdkn{t}$，再根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式即可求出物體的加速度a．

解答 解：（1）使用打點(diǎn)計(jì)時器是需要用電壓合適的交流電源；處理紙帶時需要用刻度尺，牽引小車運(yùn)動的重錘．故選：BCF
（2）每隔4個點(diǎn)取1個計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T=0.1s，
利用勻變速直線運(yùn)動的推論有：
v₂=$\frac{{x}_{13}^{\;}}{2T}$=$\frac{3.77+4.15}{0.2}×1{0}_{\;}^{-2}$m/s=0.396m/s．
由于相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)的位移之差相等，△x=0.38cm，
根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}_{\;}^{2}}$得：a=$\frac{0.38×1{0}_{\;}^{-2}}{0．{1}_{\;}^{2}}m/{s}_{\;}^{2}$=0.380m/s²
（3）由于遮光板通過光電門的時間很短，可以認(rèn)為滑塊在這很短的時間內(nèi)做勻速運(yùn)動，也就是說用這段時間內(nèi)的平均速度代表瞬時速度，
則有v_A=$\fracckmxuck{△{t}_{1}^{\;}}$，
根據(jù)2aL=v_B²-v_A²
解得：a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$；
故答案為：（1）BCF；（2）0.396、0.380；（3）$\fracow5nayq{△{t}_{1}^{\;}}$、$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$

點(diǎn)評 能夠清楚該實(shí)驗(yàn)的工作原理和實(shí)驗(yàn)步驟．知道相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔．紙帶問題的處理時力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題，計(jì)算要注意單位的換算．