高中新教材教科版物理练习必修第一册第1章描述运动的基本概念第4节实验用打点计时器测量小车的速度

第4节实验:用打点计时器测量小车的速度课后训练巩固提升一、双基巩固学考突破1.某同学在用打点计时器做实验时,得到的纸带如图所示,这可能是因为()A.打点计时器错接在直流电源上B.电源的电压不稳C.电源的频率不稳D.振针压得过紧答案:D解析:正常情况下,振针应该恰好敲打在限位板上,这样在纸带上才能留下点。当振针与复写纸的距离过大时,振针可能打不到复写纸,这时会出现有时有点,有时无点的情况。当振针与复写纸的距离过小时,振针就会有较长的时间与复写纸接触,这样就会在复写纸上留下一段一段的小线段。2.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,不经计算,通过测量可以从纸带上直接得到的物理量是()A.时间间隔 B.位移C.平均速度 D.瞬时速度答案:B解析:时间间隔通过数纸带上所打点的个数经过计算得出;位移可以通过测量纸带上所打点之间的距离得出;而平均速度或者瞬时速度都是依据实验数据通过计算得出;故应选B。3.若电源的频率为50Hz时,振针每隔0.02s打一个点,现在用打点计时器测定物体的速度,当电源频率低于50Hz时,如果仍按50Hz的时间间隔打一个点计算,则测出的速度数值将比物体速度的真实值。

答案:偏大解析:当交流电源的频率低于50Hz时,打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02s,因此按0.02s计算时,时间偏小,根据此数据测出的速度将比真实值偏大。4.用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字毫秒计时器记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1=0.29s,通过第二个光电门的时间为Δt2=0.11s,已知遮光板的宽度为3.0cm,则滑块通过第一个光电门的速度为,通过第二个光电门的速度为。

答案:0.10m/s0.27m/s解析:由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短,所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示。经过第一个光电门的速度v1=dΔt1=3.0×10-20.29m/s=0.二、选考奠基素养提升1.在探究小车速度随时间变化规律的实验中:(1)打点计时器使用的电源为(选填“交流”或“直流”)电源。

(2)下列操作中正确的有(填选项代号)。

A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器B.打点计时器应放在长木板的有滑轮一端C.应先接通电源,后释放小车D.电火花打点计时器应使用低压6V以下交流电源(3)电火花打点计时器正常工作时,其打点的周期取决于(填选项代号)。

A.交流电压的高低B.交变电流的频率C.墨粉纸盘的大小D.纸带的长度(4)实验中,打点计时器所用电源的频率为50Hz(每隔0.02s打一次点),打出的一条纸带如图所示。A、B、C、D是计数点,相邻计数点之间还有四个点未画出,用毫米刻度尺测量,情况如图所示,则纸带在A、B之间的运动时间为s,在A、C间的平均速度为m/s,在A、D间的平均速度为m/s,B点的瞬时速度更接近于m/s。

答案:(1)交流(2)AC(3)B(4)0.10.0700.0830.070解析:(1)打点计时器使用的电源为交流电源。(2)在释放小车前,小车要靠近打点计时器,选项A正确,B错误;应先接通电源,后释放小车,选项C正确;电火花打点计时器应使用220V交流电源,选项D错误。(3)电火花打点计时器正常工作时,其打点的周期等于交变电流的周期,故打点周期取决于交变电流的频率,故选B。(4)由题意知,每隔0.02s打一次点,相邻计数点之间还有四个点未画出,即相邻计数点之间有5个时间间隔,A、B之间的时间为0.02s×5=0.1s;A、C间的距离为14.0mm=0.0140m,A、D间的距离为25.0mm=0.0250m,由公式v=ΔxΔt,得vAC=0.01400.2m/s=0.070m/s,vAD=0.02502.下图是一条记录小车运动情况的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E5个计数点,每相邻两个计数点之间还有4个点图中没有画出,电火花打点计时器接在220V、50Hz的交流电源上。(1)由纸带上的数据计算vB=m/s,vC=m/s,vD=m/s。(此题计算结果均保留三位有效数字)

(2)在如图所示坐标系中作出小车的v-t图线(以打A点时开始计时)。答