2021学年第一章 运动的描述4 实验：用打点计时器测速度免费综合训练题

4　实验:用打点计时器测速度

基础过关练

题组一　实验原理

1.(2018江苏无锡江阴四校高一上期中)下列关于电火花计时器和电磁打点计时器的说法中,正确的是(　　)

①电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源

②两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样

③电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸

④电磁打点计时器打点利用的是电火花和墨粉

A.①② B.③④ C.①③ D.②④

2.(2018北京大兴高一上期末)(多选)打点计时器是记录做直线运动的物体的位置和时间的仪器,当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹,这些点迹(　　)

A.记录了物体运动的时间

B.记录了物体在不同时刻的位置

C.在纸带上的分布情况反映了物体的形状

D.在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况

题组二　实验操作

3.(多选)使用打点计时器时应注意(　　)

A.无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器,都应该把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面

B.使用打点计时器时应先拉动纸带,再接通电源

C.使用打点计时器时,拉动纸带的方向应与限位孔平行

D.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源

题组三　测定瞬时速度

4.打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测出各点间的距离如图所示,则:xAC=　　　　mm,xAD=　　　mm。那么由此可以算出纸带在A、C间的平均速度为　　　m/s,纸带在A、D间的平均速度为　　　　m/s,B点的瞬时速度更接近于　　　　m/s。 

5.在实验中,某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示,要求测出D点的瞬时速度。本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度,下列几种方法中最准确的是(　　)

A.vD=,Δt1=0.10 s B.vD=,Δt2=0.06 s

C.vD=,Δt3=0.10 s D.vD=,Δt4=0.04 s

题组四　理解v-t图像

6.(多选)利用速度传感器与计算机结合,可以自动作出物体运动的图像。某同学在一次实验中得到的运动小车的速度-时间图像如图所示,以下说法正确的是(　　)

A.小车先做加速运动,再做匀速运动,最后做减速运动

B.小车运动的最大速度约为0.8 m/s

C.小车前10 s朝正方向运动,10 s后朝负方向运动

D.小车做曲线运动

7.如图甲是用小车拖动,用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的计数点。相邻计数点间的时间间隔为0.1 s。试求:

甲

(1)打点计时器打下B点时小车的瞬时速度的大小;

(2)在图乙中作出速度-时间图像,并说明小车速度变化的特点。

乙

能力提升练

题组一　实验操作与注意事项

1.(★★☆)(多选)在做“用打点计时器测速度”实验时,下列说法正确的是(　　)

A.使用电磁打点计时器和电火花计时器都应先接通电源,再释放纸带

B.停电后也可换用直流电来做

C.释放小车时小车应在靠近打点计时器处

D.计数点必须从纸带上打的第一个点开始选取

2.(★★☆)在实验过程中使用电磁打点计时器时,纸带上打出的不是圆点,而是一些短线,这可能是因为(　　)

A.打点计时器错接在直流电源上

B.电源电压不稳定

C.振针到复写纸的距离太大

D.振针到复写纸的距离太小

题组二　数据处理与误差分析

3.(2020福建漳州五校高一上联考,★★☆)在做“探究小车速度随时间变化”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7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,打点计时器接周期为T=0.02 s的交流电源。经过测量得:d1=3.62 cm,d2=8.00 cm,d3=13.20 cm,d4=19.19 cm,d5=25.99 cm,d6=33.61 cm。

(1)计算打下F点时的速度vF=　　　m/s(保留两位有效数字)。 

(2)如果当时电网中交变电流的频率是f=60 Hz,而做实验的同学并不知道,那么速度的测量值与实际值相比　　　　(选填:偏大、偏小或不变)。 

4.(★★☆)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,得到了一条纸带,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,相邻计数点间的距离如图甲所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔均为0.10 s。

图甲

(1)试根据纸带上计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入表中(要求保留三位有效数字)。

(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并在图乙中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。

图乙

题组三　其他实验方法测瞬时速度

5.(★★☆)学校进行乒乓球比赛,某同学拍摄比赛照片,洗出后发现照片上的乒乓球不是圆形的,而是有了一段“尾巴”,经测量和计算,可知乒乓球连“尾巴”在内共长14.4 cm。已知乒乓球直径为4 cm,照相机曝光时间是 s,可知乒乓球在这 s内发生的位移是　　　　m,乒乓球飞过镜头时的速度为　　　　m/s。 

6.(★★☆)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,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1=0.29 s,通过第二个光电门的时间为Δt2=0.11 s,已知遮光板的宽度为3.0 cm,则滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小分别为　　　、　　　。 

答案全解全析

4　实验:用打点计时器测速度

基础过关练

1.A　电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源,且频率都为50 Hz;电火花计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉,电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸。综上可知①②正确,故选A。

2.ABD　打点计时器打出的纸带不仅记录了与纸带相连的物体运动的时间、不同时刻所处的位置,还可以通过纸带上所打点的情况分析出物体的运动情况,A、B、D正确;物体的形状无法从纸带上反映出来,C错误。

3.CD　电磁打点计时器使用复写纸,电火花计时器不用复写纸,故A错;无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器,实验时都应当先接通电源,再拉动纸带,故B错;为减小摩擦,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连续工作,故D正确。

4.答案　14.0　25.0　0.35　0.42　0.35

解析　xAC=14.0 mm,A、C间的平均速度为 = m/s=0.35 m/s;xAD=25.0 mm,A、D间的平均速度为 = m/s≈0.42 m/s。对描述B点的瞬时速度来说,AC段所取的位移较小,更接近B点的真实速度,即B点的瞬时速度更接近于0.35 m/s。

5.D　求D点的瞬时速度,最准确的应是包含该点的最短的一段间隔中的平均速度。题中间隔CE最短,选项A、B错误;选项C中时间间隔数据错误,CE对应的时间间隔应为0.04 s,选项D正确,C错误。

6.AB　由v-t图像可以看出,小车的速度先增加后减小,最大速度约为0.8 m/s,故A、B正确;小车的速度先增大后减小,一直朝正方向运动,故C错误;图线弯曲表明小车速度变化不均匀,不表示小车做曲线运动,故D错误。

7.答案　(1) 0.26 m/s　(2)见解析

解析　(1)vB== m/s=0.26 m/s。

(2)vC== m/s=0.30 m/s,

vD== m/s=0.34 m/s,

速度-时间图像如图所示。小车速度均匀增大。

能力提升练

1.AC　打点计时器使用的是交流电源,故B错误;选择计数时要选点迹清晰的点,不一定必须从纸带上第一个点选取,故D错误。

2.D　使用电磁打点计时器时,纸带上打出的不是圆点,而是一些短线,是由于振针与复写纸接触时间过长造成的,可能是振针到复写纸的距离太小,也可能是电源电压过高,故选D。

3.答案　(1)0.72　(2)偏小

解析　(1)每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,所以相邻的计数点之间的时间间隔为t=5T=0.1 s,打下F点时的速度vF==,解得:vF=0.72 m/s。

(2)如果在某次实验中,交流电的频率是60 Hz,f>50 Hz,那么T=0.02 s比实际打点周期大,由速度vF==可知测量的速度值与真实的速度值相比偏小。

4.答案　见解析

解析　(1)B点对应的速度vB= m/s=0.400 m/s,

C点对应的速度vC= m/s=0.479 m/s,

D点对应的速度vD= m/s=0.560 m/s,

E点对应的速度vE= m/s=0.640 m/s,

F点对应的速度vF= m/s=0.721 m/s。

(2)将计算出的各点速度描在坐标系上,并将各点用平滑的线连接起来,如图所示。

5.答案　0.104　6.24

解析　乒乓球在 s内发生的位移Δx=14.4 cm-4 cm=10.4 cm=0.104 m,飞过镜头时的速度v== m/s=6.24 m/s。

6.答案　0.10 m/s　0.27 m/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== m/s≈0.10 m/s,经过第二个光电门的速度v2== m/s≈0.27 m/s。