Question

14．在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验请你帮助解决下列问题．

（1）在做用打点计时器测速度的实验中，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，在图1示打点计时器的结构图中，编号②的名称是线圈； 编号④的名称是永久磁铁，编号⑤的名是振针．现在实验室多用电火花计时器，其电源电压是交流220V，我国常用的电源频率为50Hz，它每隔0.02s打一个点．
（2）在实验的过程中，有如下基本步骤，它们正确的排列顺序为ABDCFE（只填字母）．
A．把打点计时器固定在桌子上          B．安好纸带
C．松开纸带让物体带着纸带运动        D．接通低压交流电源
E．取下纸带                        F．断开开关
（3）该同学得到如图2所示的纸带，并在这条纸带上取好了计数点（每两个计数点间还有4个点未画出）．计数点的编号依次为：A、B、C、D、E，各点与A点间的距离如图2所示．根据该同学打出的纸带我们可以判断小车与纸带的右（填“左”或“右”）端相连，计算可知D点对应小车的速度是0.432m/s，AE间的平均速度是0.464m/s，小车运动的加速度大小是0.648m/s²．（结果保留3位有效数字）
（4）实验结束后，该同学发现这样计算出的加速度值比真实值偏大，形成误差的原因可能是C
A．实验时电源的电压高于220V
B．实验时打点计时器用的是直流电源
C．实验时打点计时器的工作频率小于50H_Z
D．实验时打点计时器的工作电流小于额定电流．

Answer 1

分析 正确解答本题需要掌握：明确该实验的具体操作细节和注意事项；
正确根据匀变速直线运动的规律对纸带进行数据处理．

解答 解：（1）在做用打点计时器测速度的实验中，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，在图1所示打点计时器的结构图中，编号②的名称是线圈； 编号④的名称是永久磁铁，编号⑤的名称是振针．现在实验室多用电火花计时器，其电源电压是交流220V，我国常用的电源频率为50Hz，它每隔0.02s打一个点．
（2）在实验的过程中，有如下基本步骤，它们正确的排列顺序为
A．把打点计时器固定在桌子上          
B．安好纸带
D．接通低压交流电源
C．松开纸带让物体带着纸带运动
 F．断开开关
E．取下纸带
（3）从纸带上的数据我们可以发现：从计数点A到E相邻的计数点距离越来越小，所以计数点A到E的速度在减小．
而小车做的是加速运动，所以小车与纸带的右端相连．
利用匀变速直线运动的推论得：
v_D=$\frac{{x}_{CE}}{{t}_{CE}}$=$\frac{0.3715-0.1987}{2×2×0.1}$=0.432m/s
$\overline{{v}_{AE}}$=$\frac{0.3715}{0.8}$=0.464m/s
根据运动学公式得：△x=at²，
a=$\frac{{x}_{AC}-{x}_{CE}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.1987-0.3715+0.1987}{4×0．{1}^{2}}$=0.648m/s²．
（4）A．实验时电源的电压高于220V，不影响打点周期．
B．实验时打点计时器用的是直流电源，无法实验．
C．实验时打点计时器的工作频率小于50Hz，那么实际打点周期变大，根据运动学公式△x=at²得：真实的加速度值就会偏小．所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大．
D．实验时打点计时器的工作电流小于额定电流．不影响打点周期．
故选：C．
答：（1）计时，线圈，永久磁铁，振针，交，220，0.02；
（2）ABDCFE；
（3）右，0.432，0.464，0.648；
（4）C．

点评 对于“探究小车速度随时间变化的规律”这样的基础实验，同学们一定要到实验室亲自操作，才能深刻理解实验步骤、注意事项、数据处理等问题的细节．
要注意单位的换算和有效数字的保留．