Question

14．某同学利用如图1所示的实验装置做研究匀变速直线运动实验．

（1）如图1所示是电磁打点计时器的示意图．电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用交流 （选填“交流”或“直流”）电源，当电源的频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当①电源使用直流电；②小车初始位置未紧靠打点计时器．
（2）正确调整装置后，该同学打出的纸带部分如图2所示，用刻度尺测量出AB两点的长度为s₁，CD间长度为s₂，已知打点计时器打点周期为T，则小车运动的加速度为$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$，求出打B点时小车速度为$\frac{3{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$．

Answer 1

分析 打点计时器使用交流电源，打点的周期与交流电的频率互为倒数．
根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度，以及BC间的距离，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度．

解答 解：（1）电火花和电磁打点计时器都使用交流电源，当电源的频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点．
该同学操作错误之处：①电源使用直流电，②小车初始位置未紧靠打点计时器．
（2）根据${s}_{2}-{s}_{1}=2a{T}^{2}$得，加速度a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$，则${s}_{BC}={s}_{1}+a{T}^{2}={s}_{1}+\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2}=\frac{{s}_{2}+{s}_{1}}{2}$，
则B点的速度${v}_{B}=\frac{{s}_{1}+{s}_{BC}}{2T}$=$\frac{3{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$．
故答案为：（1）交流，0.02，电源使用直流电，小车初始位置未紧靠打点计时器．
（2）$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$，$\frac{3{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用．