Question

17．如图1所示是在做“验证牛顿第二定律”的实验时的装置，实验中使用的是电火花打点计时器，所用的电源是交流（填“直流”或“交流”）电源，电压为220V，频率是50Hz．放在水平桌面的小车（包括里面的钩码）的总质量为M，悬挂的每个钩码的质量为m．挂一个钩码时，水平木板上的小车恰好匀速运动，挂5个同样钩码时小车带动的纸带如图2所示，每相邻两点之间有四个点没有画出来，纸带上数字的单位是厘米，都是该点到点“0”的距离，该纸带不是（填“是”或“不是”）从开始的“0”点就做匀加速直线运动．
小车做匀加速直线运动段的加速度a=2.90m/s²（保留三位有效数字），g=9.8m/s²，$\frac{m}{M}$=$\frac{29}{345}$（用分数表示）．

Answer 1

分析 对于基本实验仪器，首先理解仪器的工作原理，会正确使用实验仪器，根据所测量数据正确进行数据处理以及具体使用仪器的注意事项等．
由导出公式：x₁：x₂：x₃…=1：4：9…做出判断；
从纸带上求加速度可以用逐差法求出加速度；
小车受到的拉力F不等于重物的重力，设重物的质量m，小车的质量M，拉力F=$\frac{Mmg}{M+m}$，只有当m＜＜M时，F才近似等于mg．

解答 解：电磁打点计时器是一种能够按照相同的时间间隔，在纸带上连续打点的仪器，它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压为4～6V．电火花打点计时器使用电压为220V．当电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点．
由图可知，0到1、2、3、4、个点的距离分别为1.40，3.55，8.60，16.55，显然不能满足导出公式：x₁：x₂：x₃…=1：4：9…，可知该纸带 不是从开始的“0”点就做匀加速直线运动．
由匀变速运动的规律得：
${x}_{4}-{x}_{1}=3a{T}^{2}$
${x}_{5}-{x}_{2}=3a{T}^{2}$
联立得：
$（{x}_{4}+{x}_{5}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）=6a{T}^{2}$
解得：a=$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{6{T}^{2}}$=$\frac{{x}_{35}-{x}_{02}}{6T}$=$\frac{（27.40-8.60）-3.55}{6×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=2.90m/s²
钩码的总质量5m，小车的质量M，设加速度为a：
对小车：F=Ma
对重物：5mg-F=5ma
联立得：a=$\frac{5mg}{5m+M}$
所以：$\frac{m}{M}=\frac{29}{345}$
故答案为：交流，220，不是，2.90，$\frac{29}{345}$

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．