1.5 實驗專題 練習使用打點計時器測量紙帶的平均速度和瞬時速度（解析版）

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1、人教版高一物理必修第一冊課后提升練 1.5 實驗專題 練習使用打點計時器測量紙帶的平均速度和瞬時速度（解析版） 1、 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中 (1)用到電磁打點計時器，應采用的電源是________. A.學生電源交流輸出 B.3節(jié)干電池 C.蓄電池 (2)下列說法正確的是________. A.應先接通電源，在打點計時器開始打點后再釋放小車 B.應先釋放小車，再接通打點計時器的電源 (3)某學生實驗時得到一條點跡清晰的紙帶如圖所示，圖中O、A、B、C、D、E是打點計時器連續(xù)打下的6個點，若打點計時器的打點周期為T，則利用此紙帶得到小車的加速度的表達式為_

2、_______.(用x2、x5、T來表示) 【答案】　(1)A　(2)A　(3) 2、(1)打點計時器是記錄做直線運動物體的________和________的儀器．電火花計時器是其中的一種，其工作電壓是________，電火花計時器靠電火花和墨粉打點，當交變電源的頻率為50 Hz時，它每隔________秒打一次點． (2)以下是練習使用電火花計時器的部分實驗步驟，其中錯誤的操作是________． A．把打點計時器固定在桌子上，把墨粉紙?zhí)自诩埍P軸上，讓紙帶穿過限位孔 B．把打點計時器與8 V低壓交變電源相連 C．用手水平地拉動紙帶，然后啟動電源 D．關(guān)閉電源，取下紙帶，用

3、刻度尺測量最后一個點與計時起點的距離x0，用公式v＝計算紙帶運動的平均速度 【答案】(1)時間　位移　220 V　0.02　(2)BC 【解析】(1)打點計時器是記錄運動物體時間和位移的儀器，均使用交變電源，電火花計時器的工作電壓是220 V，當交變電源頻率為50 Hz時，它每隔0.02 s打一次點． (2)電火花計時器使用220 V交變電源，故B錯誤；實驗時應先啟動電源，再拉動紙帶，故C錯誤． 3、如圖所示的四條紙帶是某同學練習使用打點計時器得到的紙帶(紙帶的左端先通過打點計時器)。從點痕的分布情況可以斷定:紙帶________是勻速通過打點計時器的,紙帶________是越來越快的

4、,紙帶______是開始越來越快,后來又越來越慢。若所用電源的頻率是50Hz,圖中紙帶D,從A點到B點,歷時________s,位移為________m,這段時間內(nèi)紙帶運動的平均速度是________m/s,BC段的平均速度是________m/s,而AD段的平均速度是________m/s。 【答案】A、C　B　D　0.04　0.27　6.75　11　7.88 【解析】速度是單位時間內(nèi)物體所通過的位移,紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔相等,因此物體勻速運動時,相鄰兩點間的距離相等,所以A、C紙帶是勻速通過打點計時器的;B紙帶相鄰兩點間距離越來越大,則速度越來越大,因此B紙帶是越來越快的;

5、D紙帶相鄰兩點間的距離先變大后變小,說明速度先變大后變小,因此D紙帶是開始越來越快,后來又越來越慢。所用電源的頻率是50Hz,則相鄰兩點間的時間間隔為0.02s,從A點通過計時器到B點通過計時器有兩段時間間隔,所以時間為0.04s,位移為0.27m,這段時間的平均速度為=,代入數(shù)值得=6.75m/s。BC段的位移為22cm,即0.22m,所用時間為0.02s,代入上式得平均速度為11 m/s,而AD段的位移為63cm,即0.63 m,所用時間為0.08 s,代入上式得平均速度為7.88 m/s。 4、(1)電磁打點計時器使用的電源是____________(填“交變8 V”或“交變220 V

6、”)電源，實驗室使用我國民用電(頻率50 Hz)時，如果每相鄰的計數(shù)點間還有4個點未標出，則相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為________ . (2)在“練習使用打點計時器”的實驗中，某同學選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C…七個點進行研究，這七個點和刻度尺標度對應的位置如圖所示．(打點計時器所用電源頻率為50 Hz) 可求出A點到D點的距離是________ cm. (3)由實驗數(shù)據(jù)可得A點到D點的平均速度是________ m/s；B點的瞬時速度是________ m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 【解析】(1)交變8 V　0.1 s　(2)4.10 (3)0.14　0

7、.13 5、電磁打點計時器和電火花計時器都是使用________電源的計時儀器,電磁打點計時器工作的電壓是______,電火花計時器工作的電壓是______。當電源頻率是50 Hz時,它每隔________打一個點。如圖為物體運動時打點計時器打出的一條紙帶,圖中相鄰的點間還有四個點,已知打點計時器接交流50 Hz的電源,則ae段的平均速度為________m/s,d點的瞬時速度約為________m/s。 【答案】交流　6 V以下　220 V　0.02 s　2.19　3.28 【解析】電磁打點計時器和電火花計時器都是使用交流電源的計時儀器,電磁打點計時器的工作電壓是6 V以下,電火花

8、計時器的工作電壓是220 V。當電源的頻率是50 Hz時,打點計時器的打點周期是0.02 s。當每5個點取1個計數(shù)點時,相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1 s,故ae段的平均速度為v==m/s=2.19 m/s,d點的瞬時速度最接近ce段的平均速度,故vd==m/s=3.28 m/s。 6、如圖所示是一條打點計時器打出的紙帶，電源頻率為50 Hz,0、1、2、3、4、5、6是七個計數(shù)點．每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各計數(shù)點到0的距離如圖所示． (1)求出2、4計數(shù)點的瞬時速度并填入表格． v1 v2 v3 v4 v5 數(shù)值/(ms－1) 0.20

9、0.61 0.70 (2)在圖直角坐標系中畫出運動物體的速度—時間圖像． 【答案】(1)0.40　0.69　(2)見解析圖 【解析】(1)由于相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，所以圖中相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s，則v2＝ m/s＝0.40 m/s，v4＝ m/s＝0.69 m/s. (2)根據(jù)(1)表格中數(shù)據(jù)在直角坐標系中描點，然后連線得到v—t圖像如圖所示． 7、同學們利用如圖所示裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗.請你完成下列有關(guān)問題： (1)實驗室提供如圖甲、乙兩種打點計時器，某實驗小組決定使用電火花計時器，則應選用圖中的____(

10、填“甲”或“乙”)計時器. (2)另一實驗小組使用的是電磁打點計時器，圖中接線正確的是_______(填“甲”或“乙”). (3)小宇同學選取一條清晰紙帶進行研究，在紙帶上選出九個計數(shù)點，如圖所示，相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s，根據(jù)紙帶提供的信息，紙帶上3、5兩點間距離為________ mm. (4)紙帶上計數(shù)點6的瞬時速度為________ m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)，小車運動的加速度為________ m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字). (5)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中對于減小實驗誤差有益的是________. A.

11、墊高長木板的一端，使小車在不掛鉤碼時能在木板上做勻速運動 B.使小車運動的加速度盡量小些 C.舍去紙帶上密集的點，利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量 D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗 【答案】(1)乙　(2)乙　(3)35.0(34.5～35.5均可)　(4)0.255(0.254～0.256均可)　0.38(0.36～0.42均可) (5)CD 8、用如圖所示的計時裝置可以近似測出氣墊導軌上滑塊的瞬時速度．已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為4 mm，遮光條經(jīng)過光電門的遮光時間為0.04 s. (1)則滑塊經(jīng)過光電門位置時的速度大小為________．

12、 (2)為使更接近瞬時速度，正確的措施是________． A．換用寬度更窄的遮光條 B．換用寬度更寬的遮光條 C．提高測量遮光條寬度的精確度 D．使滑塊的釋放點更靠近光電門 【答案】(1)0.1 m/s　(2)A 【解析】(1)v＝＝ m/s＝0.1 m/s (2)瞬時速度表示運動物體在某一時刻(或經(jīng)過某一位置時)的速度，當Δt→0時，可看成物體的瞬時速度，Δx越小，Δt也就越小，A項正確，B項錯誤；提高測量遮光條寬度的精確度，不能減小Δt，C項錯誤；使滑塊的釋放點更靠近光電門，滑塊通過光電門時的速度可能更小，時間更長，D項錯誤． 9、如圖所示是用“位移傳感器”測小車速度的

13、示意圖，這個系統(tǒng)由在同一直線上且等高的A、B兩個小盒組成，A盒裝有紅外線和超聲波發(fā)射器，B盒裝有紅外線和超聲波接收器．A盒被固定在向右運動的小車上，B盒固定在桌面上，測量時A向B同時發(fā)射一個紅外線脈沖和一個超聲波脈沖(即持續(xù)時間很短的一束紅外線和一束超聲波)，B盒接收到紅外線脈沖時開始計時，接收到超聲波脈沖時停止計時，若兩者的時間差為t1，空氣中聲速為v0，紅外線在A與B之間的傳播時間可忽略．問：(x1、x2、Δx未知) (1)發(fā)射紅外線脈沖和超聲波脈沖時A與B之間的距離為________． (2)經(jīng)過短暫的Δt時間后，進行第二次測量，此次接收兩者的時間差為t2，已知小車在遠離B，則小

14、車運動的速度大小為________． 【答案】(1)v0t1　(2) 【解析】(1)由于紅外線在A與B之間的傳播時間可忽略，根據(jù)勻速直線運動規(guī)律得A、B間的距離為x1＝v0t1. (2)同理可知：進行第二次測量時，A、B間的距離為x2＝v0t2，兩次發(fā)射超聲波脈沖的時間間隔為Δt，即為小車運動Δx＝x2－x1所用的時間，根據(jù)速度的定義式可知小車運動的速度大小為v＝＝. 10、(多選)在“用打點計時器測速度”的實驗中，若打點周期為0.02 s，下列說法正確的是(　　) A．先啟動電源，后拉動紙帶 B．先拉動紙帶，后啟動電源 C．電火花計時器使用6 V以下的交變電源 D．連續(xù)n個計

15、時點間的時間間隔為(n－1)0.02 s 【答案】AD 【解析】使用計時器打點時，應先啟動電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶，A正確，B錯誤；電火花計時器使用220 V的交變電源，C錯誤；每相鄰的兩個計時點間的時間間隔為0.02 s，連續(xù)n個計時點間有(n－1)個時間間隔，故時間間隔為(n－1)0.02 s，D正確． 11、用氣墊導軌和數(shù)字計時器能更精確地測量物體的瞬時速度．如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光條通過光電門1的時間為Δt1＝0.29 s，通過光電門2的時間為Δt2＝0.11 s，已知遮光條的寬度為3.0 cm，則滑塊通過光電門1

16、的速度為________m/s，通過光電門2的速度為________m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 【答案】0.10　0.27 【解析】由于滑塊經(jīng)過光電門時遮光條的擋光時間較短，所以滑塊經(jīng)過光電門的速度可用遮光條擋光時間內(nèi)的平均速度表示． 經(jīng)過光電門1的速度v1＝＝ m/s≈0.10 m/s，經(jīng)過光電門2的速度v2＝＝ m/s≈0.27 m/s. 12、圖是用打點計時器測小車瞬時速度時得到的一條紙帶的一部分，從0點開始按照打點的先后依次標為0、1、2、3、4、5、6…，現(xiàn)在量得0、1間的距離x1＝5.18 cm,1、2間的距離x2＝4.40 cm,2、3間的距離x3＝3.62

17、cm,3、4間的距離x4＝2.78 cm,4、5間的距離x5＝2.00 cm,5、6間的距離x6＝1.22 cm.(每0.02 s打一次點) (1) 在實驗中，使用打點計時器時應先________再________(填“釋放紙帶”或“啟動電源”)． (2)根據(jù)上面的記錄，計算打點計時器在打1、2、3、4、5點時小車的速度值并填在表中． 位置 1 2 3 4 5 v/(ms－1) (3)根據(jù)(2)中表格，在圖中畫出小車的速度－時間圖像，并說明小車速度變化的特點． 【答案】(1)啟動電源　釋放紙帶 (2)、(3)見解析 【解析】(2)某點的瞬

18、時速度可用包含該點的一段位移內(nèi)的平均速度表示，打相鄰兩計數(shù)點的時間間隔Δt＝20.02 s＝0.04 s，則 打1點時：v1＝≈1.20 m/s 打2點時：v2＝≈1.00 m/s 打3點時：v3＝＝0.80 m/s 打4點時：v4＝≈0.60 m/s 打5點時：v5＝≈0.40 m/s 將數(shù)值填入表格中： 位置 1 2 3 4 5 v/(ms－1) 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 (3)描點并連線得小車的速度－時間圖像，如圖所示，由圖像可知，小車速度逐漸減小． 13、某次實驗打點計時器使用的交流電的頻率為50Hz,紙帶的記錄如

19、圖所示,圖中O點為紙帶的第一個點,接下來的前幾個點模糊,因此從A點開始每打五個點取一個計數(shù)點: (1)推測紙帶的運動是加速運動還是減速運動? ______________________________________________________________。 (2)在打出A、F這兩點的時間間隔中,紙帶運動的平均速度是________。 (3)B點的瞬時速度為________。 【答案】(1)加速運動　(2)36.50cm/s (3)25.20 cm/s 【解析】(1)從A點開始各相鄰計數(shù)點間的時間間隔為 t=0.025s=0.1s,每隔0.1s紙帶運動的位移分別是

20、 x1=2.15cm、x2=2.89cm、x3=3.74cm、x4=4.32cm、 x5=5.15cm,間距逐漸增加,說明紙帶做加速運動。 (2)A、F間紙帶運動的平均速度為 v==cm/s=36.50 cm/s。 (3)B點的瞬時速度可以用AC段的平均速度表示,故vB===cm/s=25.20 cm/s。 14、如圖所示，某同學在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時，對打出的一條紙帶進行研究(打點計時器所用電源頻率為50 Hz)，該同學在紙帶上按每5個點取一個計數(shù)點，取了A、B、C、D、E、F等計數(shù)點進行研究，該同學已求出了一些計數(shù)點對應的速度，其數(shù)值見表格. (1)關(guān)

21、于用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，以下說法正確的是________. A.長木板帶滑輪的一端必須伸出桌面外側(cè) B.實驗時小車應從靠近打點計時器的位置釋放 C.應先釋放小車，再啟動打點計時器 D.牽引小車的鉤碼質(zhì)量越大越好 (2)根據(jù)圖中紙帶提供的信息，該同學已經(jīng)計算出了打下B、D、E這三個計數(shù)點時小車的速度，請你幫助他計算出打下計數(shù)點C時小車的速度(保留2位有效數(shù)字)，并填入相應空格. 計數(shù)點 B C D E v/(m/s) 0.40 0.56 0.64 (3)以速度v為縱軸、時間t為橫軸在坐標紙上建立直角坐標系(A點對應時刻為坐標系中的0時刻)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖中所給的坐標紙中作出小車的v－t圖線. (4)根據(jù)圖象可得，小車在打下A點時的速度vA＝________ m/s，小車運動的加速度a＝________ m/s2.(以上結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) 【答案】(1)AB　(2)0.48　(3)如圖所示 (4)0.32　0.80