Question

17．如圖1所示是在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時的裝置，實(shí)驗(yàn)中使用的是電火花打點(diǎn)計(jì)時器，所用的電源是交流（填“直流”或“交流”）電源，電壓為220V，頻率是50Hz．放在水平桌面的小車（包括里面的鉤碼）的總質(zhì)量為M，懸掛的每個鉤碼的質(zhì)量為m．掛一個鉤碼時，水平木板上的小車恰好勻速運(yùn)動，掛5個同樣鉤碼時小車帶動的紙帶如圖2所示，每相鄰兩點(diǎn)之間有四個點(diǎn)沒有畫出來，紙帶上數(shù)字的單位是厘米，都是該點(diǎn)到點(diǎn)“0”的距離，該紙帶不是（填“是”或“不是”）從開始的“0”點(diǎn)就做勻加速直線運(yùn)動．
小車做勻加速直線運(yùn)動段的加速度a=2.90m/s²（保留三位有效數(shù)字），g=9.8m/s²，$\frac{m}{M}$=$\frac{29}{345}$（用分?jǐn)?shù)表示）．

Answer 1

分析 對于基本實(shí)驗(yàn)儀器，首先理解儀器的工作原理，會正確使用實(shí)驗(yàn)儀器，根據(jù)所測量數(shù)據(jù)正確進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及具體使用儀器的注意事項(xiàng)等．
由導(dǎo)出公式：x₁：x₂：x₃…=1：4：9…做出判斷；
從紙帶上求加速度可以用逐差法求出加速度；
小車受到的拉力F不等于重物的重力，設(shè)重物的質(zhì)量m，小車的質(zhì)量M，拉力F=$\frac{Mmg}{M+m}$，只有當(dāng)m＜＜M時，F(xiàn)才近似等于mg．

解答 解：電磁打點(diǎn)計(jì)時器是一種能夠按照相同的時間間隔，在紙帶上連續(xù)打點(diǎn)的儀器，它使用交流電源，由學(xué)生電源供電，工作電壓為4～6V．電火花打點(diǎn)計(jì)時器使用電壓為220V．當(dāng)電源的頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一個點(diǎn)．
由圖可知，0到1、2、3、4、個點(diǎn)的距離分別為1.40，3.55，8.60，16.55，顯然不能滿足導(dǎo)出公式：x₁：x₂：x₃…=1：4：9…，可知該紙帶 不是從開始的“0”點(diǎn)就做勻加速直線運(yùn)動．
由勻變速運(yùn)動的規(guī)律得：
${x}_{4}-{x}_{1}=3a{T}^{2}$
${x}_{5}-{x}_{2}=3a{T}^{2}$
聯(lián)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
鉤碼的總質(zhì)量5m，小車的質(zhì)量M，設(shè)加速度為a：
對小車：F=Ma
對重物：5mg-F=5ma
聯(lián)立得：a=$\frac{5mg}{5m+M}$
所以：$\frac{m}{M}=\frac{29}{345}$
故答案為：交流，220，不是，2.90，$\frac{29}{345}$

點(diǎn)評 對于基本儀器的使用和工作原理，我們不僅從理論上學(xué)習(xí)它，還要從實(shí)踐上去了解它，自己動手去做做，以加強(qiáng)基本儀器的了解和使用．