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8.某同学做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示,一小车放在水平长木板上,左侧拴有一细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与钩码相连,小车右侧与穿过电火花计时器的纸带相连,在钩码牵引下,小车在木板上向左运动.下图给出了电火花计时器在纸带上打出的一些计数点,相邻的两个计数点间还有4个点没画出,电火花计时器所用的交流电频率为50Hz.
(1)实验中,除电火花打点计时器(含纸带、墨粉纸)、小车、长木板、导线、细线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有BCF.(填选项代号)
A.电压为4~6V的50Hz交流电源
B.电压为220V的50Hz交流电源
C.刻度尺
D.停表
E.天平
F.钩码
(2)该同学进行了以下实验操作步骤,其中错误的步骤是D
A.将打点计时器固定在长木板没有滑轮一端,并接好电路
B.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码
D.拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器的一端后,放开纸带,再接通电源
(3)根据纸带可以计算各点的瞬时速度及小车加速度,现计算A点的瞬时速度:vA=0.34m/s,C点的瞬时速度vC=0.42m/s,小车的加速度为a=0.39m/s2.(结果取两位有效数字)

分析 (1)根据实验的原理确定需要测量的物理量,从而确定所需的器材.
(2)在操作过程中,应先接通电源,再释放纸带,接好纸带的小车应停在靠近滑轮处;
(3)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C点的瞬时速度,根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出小车运动的加速度.

解答 解:(1)使用打点计时器是需要用电压合适的交流电源;处理纸带时需要用刻度尺,同时还需要钩码.
故选:BCF.
(2)A、将打点计时器固定在长木板没有滑轮一端,并接好电路,故A正确;
B、将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔,故B正确;
C、把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码,故C正确;
D、实验操作时,用将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再释放纸带.故D错误,
故选:D;
(3)相邻计数点间的时间间隔T=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A点时小车的瞬时速度大小.
vA=$\frac{{x}_{OB}}{2T}$=$\frac{6.74×1{0}^{-2}}{0.2}$ m/s=0.34 m/s
 同理,vC=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{15.05-6.74}{0.2}×1{0}^{-2}$ m/s=0.42 m/s
根据△x=aT2得,
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{OB}}{4{T}^{2}}$=$\frac{15.05-6.74-6.74}{4×0.{1}^{2}}×1{0}^{-2}$ m/s2=0.39m/s2
故答案为:(1)BCF;(2)D;(3)0.34;0.42;0.39.

点评 考查实验原理,掌握实验操作步骤,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.

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步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;
步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
①上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有C.
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②当所测物理量满足表达式m1•OP=m1•OM+m2•ON(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.
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