Question

3．在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖1所示，在紙帶上標(biāo)記0、1、2、3、4、5計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，其零點(diǎn)跟計(jì)數(shù)點(diǎn)“0”對(duì)齊．

（1）本實(shí)驗(yàn)用的是圖2所示的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則需要用的電源是220交流電源．
（2）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是C
A．長(zhǎng)木板一定要水平擺放，不能一端高一端低
B．在紙帶上選計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)必須從打下的第一個(gè)點(diǎn)算起
C．應(yīng)先接通電源，再釋放小車
D．作v-t圖時(shí)，所描出的線必須經(jīng)過每一個(gè)點(diǎn)
（3）從圖中讀出的計(jì)數(shù)點(diǎn)5跟0點(diǎn)的距離是12.00cm．
（4）小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“3”的瞬時(shí)速度為v₃=0.27 m/s．（保留二位有效數(shù)字）
（5）根據(jù)1、3、5計(jì)數(shù)點(diǎn)粗測(cè)小車的加速度是a=0.60 m/s²．若當(dāng)交流電的實(shí)際頻率小于50Hz時(shí)，仍按50Hz計(jì)算，則測(cè)量的加速度值比真實(shí)的加速度值偏大（填“偏大”“偏小”“不變”）

Answer 1

分析 （1）電火花計(jì)時(shí)器是利用電火花打點(diǎn)，阻力較小，使用220V交流電即可；
（2）要先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶；作圖時(shí)使盡可能多的點(diǎn)通過一條直線，兩側(cè)點(diǎn)數(shù)大致相同；
（3）毫米刻度尺讀數(shù)要估讀到最小分度的下一位，即0.1mm位；
（4）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；
（5）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，分析誤差情況．

解答 解：（1）使用電火花計(jì)時(shí)器，故電壓為220V交流電；
（2）A、只要小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)就可以，長(zhǎng)木板可以不水平，故A錯(cuò)誤．
B、要舍棄開始的密集點(diǎn)，從紙帶上清晰的點(diǎn)開始選計(jì)數(shù)點(diǎn)，故B錯(cuò)誤．
C、要先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，故C正確．
D、作v-t圖時(shí)，使盡可能多的點(diǎn)通過一條直線，兩側(cè)點(diǎn)數(shù)大致相等，故D錯(cuò)誤．
故選：C
（3）從圖中讀出的計(jì)數(shù)點(diǎn)5跟0點(diǎn)的距離是12.00cm；
（4）小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“3”的瞬時(shí)速度等于點(diǎn)1與點(diǎn)5間的平均速度，為v₃=$\frac{（12.00-1.20）×0.01m}{4×0.1s}$=0.27 m/s；
（5）從圖中可以讀出x₁₃、x₃₅間的距離，它們的時(shí)間間隔T=0.2s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²，得：x₃₅-x₁₃=△x=aT²，
整理：a=$\frac{{{x_{35}}-{x_{13}}}}{T^2}$=$\frac{{（{0.12-0.054}）-（{0.054-0.012}）}}{{0．{2^2}}}$=0.60m/s²，
若當(dāng)交流電的實(shí)際頻率小于50Hz時(shí)，仍按50Hz計(jì)算，則T的實(shí)際值偏大，代入值就偏小了，根據(jù)△x=aT²可知加速度的測(cè)量值偏大了；
故答案為：（1）220交流電源；（2）C；（3）12.00；（4）0.27；（5）0.60，偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵明確實(shí)驗(yàn)原理、誤差來源，會(huì)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)推論公式求解瞬時(shí)速度和加速度，不難．