Question

12．打点计时器是高中物理中重要的实验仪器，下图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题：

（1）图乙是电火花（填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是交流220V（填“交流4-6V”、“交流220V”、四节干电池）．
（2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图丙所示，每两个相邻的计数点之间还有4个打印点未画出．

	VB	VC	VD	VE	VF
数值 （m/s）		0.479	0.560	0.640

①试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将计算结果填入上表中，要求保留3位有效数字．
②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．
③由所画速度-时间图象求出小车加速度为0.8m/s²．
④根据速度-时间图象判断，在打A计数点时，小车的速度v_A=0.33m/s．
（3）打点计时器原来使用的电源的频率是50Hz，若在实验过程中交流电的频率为60Hz而未被发觉，这样计算出的加速度值与真实值相比将偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析 电磁打点计时器使用4-6V的交流电源，电火花打点计时器使用220V的交流电源．
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，可以求出打纸带上记数点时的瞬时速度大小．
用描点法作出v-t图象，求出斜率即为加速度大小．

解答 解：（1）图1乙是电火花打点计时器，电源采用的是交流220V．
（2）①由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔t=0.02×5=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，可以求出打纸带上某点时小车的瞬时速度大小．
v_B=$\frac{0.0362+0.0438}{2×0.1}$=0.400m/s；
v_F=$\frac{0.0680+0.0762}{2×0.1}$=0.721m/s；
②根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：

③由图示图象可知，加速度：a=$\frac{0.730-0.330}{0.5}$=0.80m/s²．
（3）图线的纵轴截距表示A点的速度，v_A=0.33m/s．
（4）当电源频率变为60Hz时，根据T=$\frac{1}{f}$ 可知，实际打点周期将变小，而进行计算时，仍然用时间间隔还是按照0.02s计算，因此测出的速度数值将比物体的真实数值小．若打点计时器的电压发生了改变，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与真实值相比将不变．
故答案为：（1）电火花、交流220V；
（2）①0.400，0.721； ②如上图所示；
③0.8； ④0.33；        
（3）偏小．

点评 掌握v-t图象的描绘，能根据图象的斜率求出加速度．
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．
要注意单位的换算和有效数字的保留．