2005-2009高考物理打点计时器的实验练习题(已排版附答案).pdf

打点计时器实验 第 1 页 共 10 页 打点计时器的实验打点计时器的实验 1.（05 海淀二模海淀二模）某同学研究小车在斜面上的运动，现用打点计时器记录小车做匀变速直 线运动的情况，得到了一段纸带如图 12 所示。在纸带上选取几个相邻计数点 A、B、C、 D，相邻计数点间的时间间隔均为 T，测量出 A 与 B 两点间的距离为 s1，B 与 C 两点间的 距 离 为 s2， C 与 D 两 点 间 的 距 离 为 s3。 由 此 可 算 出 小 车 运 动 的 加 速 度 大 小 a=；打点计时器在打 B 点 时，小车的速度大小 vB=。 （用时 间间隔 T 和所测的计数点间距离的字母表示） 2.（06 崇文二模）崇文二模）如图甲所示，某同学设计了 一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验： 在光滑水平面上， 小车 A 的左端粘有橡皮泥， 小车 A 受到外界水平冲量作用后做匀速运动， 与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一 体，继续做匀速运动。 在实验得到的纸带上选取五个计数点，分别为 A、B、C、D、E，测得 AB、BC、CD、 DE 的长度如图所示。已知打点计时器所用电流频率为 50Hz，小车 A 的质量为 0.400Kg， 小车 B 的质量为 0.200Kg，则碰前小车 A 的速度可利用纸带_段数据求出，且碰前两 小车的总动量为_Kgm/s；碰后小车的速度可利用纸带_段数据求出，且两 小车的总动量为_Kgm/s。 （计算结果保留三位有效数字） 3.（06 丰台二模丰台二模）在验证机械能守恒定律的实验中，质量为 m 的重锤从高处由静止开 始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，就 可以验证机械能守恒定律。 如图所示，选取纸带上打出的连续五个点 A、B、C、D、E，测出 A 点距起始点 O 的距离为 s0，点 A、C 间的距离为 s1，点 C、E 间的距离为 s2，使用的交流电的频率为 f， 用以上给出的已知量写出 C 点速度的表达式为 vC=， 打点计时器在打 O 点到 C 点的这段时间内，重锤的重力势能的减少量为，利用这 个装置也可以测量重锤下落的加速度 a，则加速度的表达式为 a=。 打点计时器实验 第 2 页 共 10 页 在验证机械能守恒定律的实验 中发现，重锤减小的重力势能总大于 重锤增加的动能，其原因主要是因为 在重锤带着纸带下落过程中存在着阻 力的作用，若已知当地的重力加速度的值为 g，用题目中给出的已知量表示重锤在下落过 程中受到的平均阻力的大小 F=。 4.（07 崇文一模崇文一模）用电磁打点计时器记录一小车作匀变速直线运动的纸带，如图所示。图 中 1、2、3、4、5 是每隔 0.1s 所取的计数点，由实验数据可知，小车运动的加速度大小为 _m/s，小车通过计数点 2 的瞬时速率为m/s。 5.（07 东城二模东城二模）用打点计时器研究小车做匀变速直线运动的规律。下图给出了小车拖动 的纸带上的某一段；已知相邻两个计数点间还有 4 个点未标出，打点计时器所用交流电的 频率为 50Hz，则小车的加速度大小为m/s2，打点计时器打 3 号计数点时小 车的速度为m/s。 （计结果保留两位有效数字） 6.（08 崇文一模崇文一模） （1）在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频 率为 50Hz，当地的重力加速度为 10m/s，所用重物的质量为 1.0k，实验中得到的一条点迹 清晰的纸带，如图所示。若把第一个点记做 O，另选连续的四个点 A、B、C、D 做为测量 点，经测量知道 A、B、C、D 点到 O 点的距离分别为 62.9cm、70.2cm、77.8cm、85.8cm。 根据以上数据，可知重物由 O 点运动到 C 点，重力势能的减少量为J，动能的增 加量为J。 （计算结果保留两位有效数字） （08 石景山石景山一模）一模）某实验小组的同学，在探究一斜面的滑动摩擦因数的实验时，让一滑 块（可视为质点）沿倾角为 370的斜面滑下，用每隔 0.1s 曝光一次的频闪照相机拍摄下不 EAB C D s2s1 0 s0 打点计时器实验 第 3 页 共 10 页 同时刻滑块的位置照片，如图甲所示。拍得滑块经过的五个连续位置 A、B、C、D、E， 再经过测量、计算得到滑块通过 B、C、D、E 各点的速度，取滑块经过 A 点时 t0=0，在 v-t 图中描出了相对应的坐标点，如图乙所示， 请完成下列问题。 （取 g=10m/s2，sin370=0.6， cos370=0.8） （计算结果保留一位有效数字） 在坐标（图乙）中画出小球向下运动的 vt 图象 根据的图象，得出小球在位置 A 的速度大小 vA=_m/s 根据的图象，计算出斜面的滑动摩擦因数= 7.（08 朝阳二模朝阳二模）如图所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置。 （g 取 9.80m/s2） 选出一条纸带如图所示，其中 O 点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C 为三个计 数点，打点计时器通以 50Hz 的交流电。用分度值为 1mm 的刻度尺测得 OA=12.41cm， OB=18.90cm，OC=27.06cm， 在计数点 A 和 B、B 和 C 之间还各有一个点，重锤的质量 为 1.00kg。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到 B 点时重锤的重力势能比开始下 落时减少了_J；打点计时器打到 B 点时重锤的速度 vB=_m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了 _J。 （结果均保留三位有效数字） 某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个 点的距离 h，算出了各计数点对应的速度 v，以 h 为横轴，以 2 2 1 v为纵轴画出了如图的图线。 图线的斜率近似等于_。 A.19.6B.9.80C.4.90 图线未过原点 O 的原因是_。 （图甲） t/s v/m/s 0 （图乙） 0.10.20.30.4 0.5 1.0 1.5 2.0 12.41cm OBAC 18.9cm 27.06cm h 2 2 1 v O 打点计时器实验 第 4 页 共 10 页 8.（08 丰台二模丰台二模）在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器使用的交流电源的 频率为 f，当地的重力加速度为 g。 该实验关于重锤的选择以及重锤质量的测量，以下说法正确的是。 （填选项 代号） A应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的阻力远小于重锤的重力 B应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近自由落体 C重锤的质量对验证机械能守恒定律实验数据的计算没有影响，所以无需测量重锤的质 量 D重锤的质量对验证机械能守恒定律的实验结果影响很大，应该用天平测量 该实验选取的重锤质量为 m，选取如 图所示的一段纸带并测量出相邻各点之 间的距离分别为 h1、h2、h3、h4、h5。 利用这些测量数据验证重锤通过第 2 点至第 5 点间的过程中遵从机械能守恒定律。通过计 算可以得出在第 2 点位置时重锤的动能为_；第 5 点位置时重锤的动能为_； 重锤从第 2 点下落至第 5 点的过程中重力势能的减小量为_。 9.（08 丰台期末丰台期末）在“验证机械能守恒的实验”中，已知打点计时器使用的交流电源的周期 为 0.02s，当地的重力加速度 g9.80m/s2。该实验选取的重锤质量为 1.00kg，选取如图所 示的一段纸带并测量出相邻各点之间的距离，利用这些数据验证重锤通过第 2 点至第 5 点 间的过程中遵从机械能守恒定律。通过计算可以得出在第 2 点位置时重锤的动能为 _J；第 5 点位置重锤时的动能为_J；重锤从第 2 点至第 5 点间的过程中 重力势能的减小量为_J。 （保留三位有效数字） 10.（08 朝阳期末）朝阳期末）如图 1 所示，打点计时器固定在斜面的某处，让一滑块拖着穿过打点 计时器的纸带从斜面上滑下。图 2 是某同学实验时打出的某条纸带的一段。 （1）已知打点计时器使用的交流电频率为 50Hz，利用该纸带中测出的数据可得滑块下滑 的加速度大小 a = _m/s2。 （2）打点计时器打 B 点时，滑块的速度大小 vB =_m/s。 （3）为了测出滑块与斜面间的摩擦力，该同学 已经测出斜面的长度 l 及高度 h， 他 还 需 要 测 量 的 物 理 量 是 _ ，利用测得的量 打点计时器 纸带l h 图 1 AB COD 8.338.959.61 (单位：cm) 图 2 打点计时器实验 第 5 页 共 10 页 及加速度 a 表示摩擦力的大小 f = _ 。 11.（09 崇文期末）崇文期末）在验证机械能守恒定律的实验中，要验证的是重物重力势能的减少量 等于它动能的增加量。以下步骤仅是实验操作的一部分，将必要的步骤挑选出来，并且按 正确的顺序排列：_(填代号)。 A把打点计时器固定在铁架台上，并用导线把它和交流电源连接起来 B用天平称出重锤的质量 C把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重锤提升到一定的 高度 D用秒表测出重锤下落的时间 E释放纸带 F重复几次，得到 3-5 条符合要求的纸带 G接通电源 12.（09 东城期末）东城期末）某同学用如图所示的装置测定重力加速度。 打出的纸带如图所示，实验时纸带的_端通过夹子和重物 相连接。 （选填“甲”或“乙”） 纸带上 1 至 9 各点为计时点，由纸带所示数据可算出实验时的 重力加速度为_m/s2。 当地的重力加速度数值为 9.8 m/s2，请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一 个原因。 13.（09 丰台期末）丰台期末）某同学研究小车在斜面上的运动，用打点计时器记录了小车做匀变速 直线运动的位移，得到一段纸带如图所示。在纸带上选取几个相邻计数点 A、B、C、D， 相邻计数点间的时间间隔均为 T， B、C 和 D 各点到 A 的距离为 s1、s2和 s3。由此可算出 小车运动的加速度大小a，打点计时器在打 C 点时，小车的速度 大小 vc。 （用已知的物理量符号表示） 14.（09 石景山期末石景山期末）在利用自由落体运动验证机 械能守恒定律的实验中，电源的频率为 50Hz，依 次打出的点为 0，1，2，3，4，n则： 0 s3 ABCD s2 s1 n n 单位：单位： 单位：单位： 打点计时器实验 第 6 页 共 10 页 BCDE 图 13 h1 h2 h3 AFGO 在图中所示的两条纸带中应选取的纸带是，原因是 如用从起点 0 到第 3 点之间来验证，必须直接测量的物理量为，必 须计算出的物理量为，验证的表达式为 下列实验步骤操作合理的顺序排列是_（填写步骤前面的字母） A将打点计时器竖直安装在铁架台上， B接通电源，再松开纸带，让重物自由下落， C取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻个面）重新做实验， D将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提纸带， E选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度 h1，h2，h3，hn，计算出对应的瞬 时速度 v1，v2，v3，vn， F分别算出 2 2 1 n mv和 mghn，在实验误差范围内看是否相等 本实验中，计算出从 0 点到某点重力势能的减少量与动能的增加量相比较，是偏 小还是偏大？请写出减少偏差的实验改进措施 15.（09 海淀一模）海淀一模）在“验证机械能守恒定律”的实验中，利用重锤拖着纸带自由下落通过 打点计时器并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。 在实验过程中，下列的说法正确的是：。 A必须使用的测量仪器有：打点计时器、天平和刻度尺 B纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上 C实验中其他条件不变时，选用重锤质量的大小不影响实验 的误差 D选用纸带上任意两点的数据都可以验证机械能守恒定律 按图 12 所示安装好实验装置， 正确进行实验操作， 从打出 的纸带中选出符合要求的纸带，如图 13 所示。图中 O 点为为 打点起始点，且速度为零。 选取纸带上打出的连续点 A、B、C、， 复写纸 接电源 图 12 限位孔 振针 纸带夹 重锤 打点 计时器 打点计时器实验 第 7 页 共 10 页 测出其中 E、F、G 点距打点起始点 O 的距离分别为 h1、h2、h3，已知重锤质量为 m，当地 重力加速度为 g，打点计时器打点周期为 T。为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要 计算出从打下 O 点到打下 F 点的过程中，重锤重力势能的减少量Ep=，动 能的增加量Ek=（ 用题中所给字母表示 ） 。 以各点到起始点的距离 h 为横坐标，以各点速度的平方 v2为纵坐标建立直角坐标系， 用实验测得的数据绘出 v2-h 图线，如图 14 所示。从 v2-h 图线求得重锤下落的加速度 g= m/s2。 （ 保留 3 位有效数字 ） 16.（09 丰台一模丰台一模）在验证机械能守恒定律的实验中，已知当前重力加速度为 g，重锤 的质量为 m，使用的交流电的频率为 f。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带 通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点进行测量并通过计算，就可以验证机械能 守恒定律。 如图所示，选取纸带上打出的连续五个点 A、B、C、D、E，测出 A 点距起始点 O 的距离为 s0，点 A、C 间的距离为 s1，点 C、E 间的距离为 s2，用以上给出的已知量写出 C 点速度的表达式为 vC=，打点计时器在打 O 点到 C 点的这段时间内， 重锤的重力势能的减少量为，动能的增加量为。 图 14 h/（10-2m） v2/(m/s)2 010.020.030.0 40.0 2.0 4.0 6.0 8.0 50.0 打点计时器实验 第 8 页 共 10 页 某同学上交的实验报告显示，重锤增加的动能略大于重锤减小的重力势能，则出现 这一问题的原因可能是。 （填字母） A重锤的质量测量错误 B该同学自编了实验数据 C该同学实验操作时先释放纸带，后接通电源 D重锤下落时受到的阻力过大 17.（09 宣武二模）宣武二模）一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带 从斜面上滑下，如图 1 所示；图 2 表示的是该打点计时器打出的纸带上的一段，其中有五 个点已经由同一个刻度尺标出了位置坐标。 （a）已知打点计时器使用的交流电频率为 50Hz，利用图 2 上的数据可求出小车下滑 的加速度 a=m/s2。 （结果保留 3 位有效数字） （b）为了进一步方面而又准确地求出小车在下滑过程中所受的阻力，在测量工具只有 毫米刻度尺、秒表、天平的条件下，还需测量的物理量有，用你所测得的量及 加速度 a 表示阻力 f 的计算式为：f=。 EAB C D s2s1 0 s0 打点计时器实验 第 9 页 共 10 页 打点计时器打点计时器实验题答案：实验题答案： 1、 （05 海淀二模） 2 23 2 13 ( 2 )2( T ss T ss 或、 2 12 T ss ）3 分 T ss 2 21 3 分 2、 （06 崇文二模）BC;0.340；DE;0.336 3、 （06 丰台二模） 4 f )ss ( )ss (mg 4 f )ss ( 2 12 10 21 4 f )ss ( gm 2 12 或 )ss (32 f)ss ( mg 10 22 21 4、 （07 崇文一模）0.80；0.16 5、 （07 东城二模）8.4；4.0 6、 （08 崇文一模）78；76 （08 石景山一模）0.5；0.4 7、 （08 朝阳二模）1.851.831.68B 该同学做实验时先释放了纸带，然