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．實驗裝置如圖所示，打點計時器的電源為50 Hz的交流電．

(1)下列實驗操作中，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，抄入下表．請將表中的數據補充完整.

(3)分析上表的實驗數據可知：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____________．

Answer 1

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

【解析】（1）本實驗的目的是研究小磁鐵在銅管中下落時受電磁阻尼作用的運動規律，故實驗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程中不與銅管摩擦與碰撞，A正確．紙帶穿過限位孔可以保證紙帶的正確方位，置于復寫紙下面可以保證打點清晰，B正確．釋放紙帶前應手提紙帶上端使紙帶豎直，小磁鐵靜止，故C錯誤．釋放小磁鐵前應先接通打點計時器的電源，待其工作穩定后方可放開紙帶，D錯誤；此題選擇不正確的選項，故選CD．
（2）由圖乙可得v4=cm/s=39.0cm/s．
（3）由表中數據可以看出，磁鐵運動的速度逐漸增大，且在相等時間內的增量逐漸減小，最終保持39.8cm/s的速度不變，即磁鐵運動中加速度逐漸減小，最終為零，則由mg-f=ma知阻尼作用逐漸增大直到等于重力．