Question

【題目】某同學(xué)探究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電．

(1)下列實(shí)驗(yàn)操作中，不正確的有________．

A．將銅管豎直地固定在限位孔的正下方

B．紙帶穿過(guò)限位孔，壓在復(fù)寫紙下面

C．用手捏緊磁鐵保持靜止，然后輕輕地松開(kāi)讓磁鐵下落

D．在磁鐵下落的同時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

(2)該同學(xué)按正確的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(記為“實(shí)驗(yàn)①”)，將磁鐵從管口處釋放，打出一條紙帶，取開(kāi)始下落的一段，確定一合適的點(diǎn)為O點(diǎn)，每隔一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)為1,2，…，8.用刻度尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，記錄在紙帶上，如圖所示．

計(jì)算相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)間的平均速度，粗略地表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，抄入下表．請(qǐng)將表中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整.

(3)分析上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：在這段紙帶記錄的時(shí)間內(nèi)，磁鐵運(yùn)動(dòng)速度的變化情況是_______________；磁鐵受到阻尼作用的變化情況是____________．

Answer 1

【答案】 (1)CD (2)39.0 (3)逐漸增大到39.8 cm/s且增加的越來(lái)越慢；逐漸增大到等于重力

【解析】（1）本實(shí)驗(yàn)的目的是研究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，故實(shí)驗(yàn)中必須保證小磁鐵除受重力、磁力外不受其他力的作用，故銅管需豎直地固定在限位孔正下方以保證磁鐵在下落過(guò)程中不與銅管摩擦與碰撞，A正確．紙帶穿過(guò)限位孔可以保證紙帶的正確方位，置于復(fù)寫紙下面可以保證打點(diǎn)清晰，B正確．釋放紙帶前應(yīng)手提紙帶上端使紙帶豎直，小磁鐵靜止，故C錯(cuò)誤．釋放小磁鐵前應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待其工作穩(wěn)定后方可放開(kāi)紙帶，D錯(cuò)誤；此題選擇不正確的選項(xiàng)，故選CD．
（2）由圖乙可得v4=cm/s=39.0cm/s．
（3）由表中數(shù)據(jù)可以看出，磁鐵運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大，且在相等時(shí)間內(nèi)的增量逐漸減小，最終保持39.8cm/s的速度不變，即磁鐵運(yùn)動(dòng)中加速度逐漸減小，最終為零，則由mg-f=ma知阻尼作用逐漸增大直到等于重力．