Question

15．某興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進行了如下實驗：
①用天平測出電動小車的質量為0.4kg；
②將電動小車、紙帶和打點計時器按如圖1所示安裝；
③接通打點計時器（其打點周期為0.02s）；
④使電動小車以額定功率加速運動，達到最大速度一段時間后關閉小車電源．待小車靜止時再關閉打點計時器（設在整個過程中小車所受的阻力恒定）．在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的點跡如圖甲、乙所示，圖中O點是打點計時器打的第一個點．請你分析紙帶數據，回答下列問題：
（1）該電動小車運動的最大速度為1.50m/s；
（2）該電動小車運動過程中所受的阻力大小為1.60 N；
（3）該電動小車的額定功率為2.40W．

Answer 1

分析 （1）相鄰計數點的時間間隔為T=0.04s，間距最大的兩點間速度最大，因此當小車勻速時速度最大；
（2）根據勻減速運動部分運用逐差法求出加速度大小，根據牛頓第二定律求出阻力；
（3）小車勻速運動時，牽引力等于阻力，求出牽引力的功率，P_額=fv_m．

解答 解：（1）小車勻速運動時，牽引力等于阻力，此時速度最大，最大速度為：
v=$\frac{x}{t}$=$\frac{6×1{0}^{-2}m}{0.04s}$=1.50 m/s．
（2）勻減速運動階段有：
$a=\frac{△x}{{t}^{2}}≈4.00m/{s}^{2}$
根據牛頓第二定律有：
F_f=ma=-1.60 N
（3）F=-F_f電動小車的額定功率：P=Fv=1.60×1.50 W=2.40 W．
故答案為：（1）1.50；（2）1.60；（3）2.40

點評 通過題意明確實驗原理，熟練應用運動學基礎知識解決實驗問題，注意基本公式的應用要點，如單位要統(tǒng)一等．