Question

【題目】某同學探究小磁鐵在銅管中下落時受電磁阻尼作用的運動規律，實驗裝置如圖1所示，打點計時器的電源為50Hz的交流電．
（1）下列實驗操作中，不正確的是　　　　　　 ．
A.將銅管豎直地固定在限位孔的正下方
B.紙帶穿過限位孔，壓在復寫紙下面
C.用手捏緊磁鐵保持靜止，然后輕輕地松開讓磁鐵下落
D.在磁鐵下落的同時接通打點計時器的電源
（2）該同學按正確的步驟進行實驗（記為“實驗①”），將磁鐵從管口處釋放，打出一條紙帶，取開始下落的一段，確定一合適的點為O點，每隔一個計時點取一個計數點，標為1，2，…，8，用刻度尺量出各計數點的相鄰兩計時點到O點的距離，記錄在紙帶上，如圖2所示． 計算相鄰計時點間的平均速度 ，粗略地表示各計數點的速度，抄入表，請將表中的數據補充完整．

位置	1	2	3	4	5	6	7	8
（cm/s）	24.5	33.8	37.8		39.5	39.8	39.8	39.8

（3）分析如表的實驗數據可知：在這段紙帶記錄的時間內，磁鐵運動速度的變化情況是；磁鐵受到阻尼作用的變化情況是 ．
（4）該同學將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管，重復上述實驗操作（記為“實驗②”），結果表明磁鐵下落的運動規律與自由落體運動規律幾乎相同，請問實驗②是為了說明什么？對比實驗①和②的結果可得到什么結論？

Answer 1

【答案】
（1）C,D
（2）39.0
（3）逐漸增大到39.8cm/s；逐漸增大到等于重力
（4）為了說明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用； 磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用
【解析】解答：（1）A、小磁鐵豎直下落，穿過銅管，所以銅管要豎直地固定在限位孔的正下方，所以A正確； B、紙帶要穿過限位孔，并且壓在復寫紙下面，所以B正確；
C、手應該拉住紙帶，而不是捏緊磁鐵，所以C錯誤；
D、應該先接通打點計時器的電源，在讓磁鐵下落，所以D錯誤；
本題選錯誤的，故選：CD．（2）打下4點的速度等于3、5之間的平均速度，所以v4= cm/s≈39.0cm/s（3）根據實驗數據可知，在這段紙帶記錄的時間內，磁鐵運動速度的變化情況是逐漸增大到39.8cm/s，之后勻速運動，說明磁鐵受到的阻尼作用是逐漸增大，最后等于重力的大小．（4）磁鐵在塑料管中不會產生電磁感應現象，不受阻尼作用的影響，對比實驗①和②可知，磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用．
故答案為：（1）CD（2）39.0（3）逐漸增大到39.8cm/s；逐漸增大到等于重力（4）為了說明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用； 磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用
分析：（1）小磁鐵豎直下落，做的是直線運動，根據打點計時器的使用方法可以判斷選項的結果；（2）根據相鄰計時點間的平均速度 ，粗略地表示各計數點的速度，來計算4點的瞬時速度的大小；（3）根據磁鐵速度的變化情況可以得出變化的情況情況，分析速度變化的原因；（4）塑料管不會產生電磁感應現象，與銅管中運動的情況對比明顯．