2022届高考物理二轮复习 热点07 纸带问题

这是一份2022届高考物理二轮复习 热点07 纸带问题，共8页。试卷主要包含了常规计时仪器的测量方法，纸带的三大应用等内容，欢迎下载使用。
热点07 纸带问题1．常规计时仪器的测量方法计时仪器测量方法秒表秒表的读数方法：测量值（t）＝短针读数（t1）＋长针读数（t2），无估读打点计时器（1）t＝nT（n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期）；（2）打点频率（周期）与所接交流电的频率（周期）相同2.两个关键点（1）区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。（2）涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带。3．纸带的三大应用（1）判断物体运动性质①若Δx＝0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动。②若Δx不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动。（2）求解瞬时速度做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于时间中点的瞬时速度。如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移和，则打n点时的速度。（3）用“逐差法”求加速度如图所示因为 ，，所以①如纸带只有时间相等的2段或3段用或，即②如纸带有时间相等的4段或5段，把较密的一段舍去，选取连续4段，用来进行处理。③如纸带有时间相等的6段及其以上，把较密的舍去，选取连续6段，用来进行处理。（建议用时：30分钟）1．实验室中某同学用如图甲所示的滴水法测量小车在斜面上运动时的加速度。实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉固定；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2s滴一滴（以滴水计时器内盛满水为准）；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；然后撤去浅盘并同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开。（1）关于本实验，下列说法中正确的是________。A．本实验中还需要用到秒表记录时间B．在斜面上做实验是为了平衡小车下滑过程中的摩擦力C．小车的质量越大，运动时加速度就越大D．滴水计时器的计时原理和打点计时器的计时原理类似（2）经多次实验后发现，测量每个点迹到放开小车时的点迹的距离x和对应的时间t，以x为纵轴、t2为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，连线后总能得到如图乙所示的图象，这________（填“可以”或“不能”）说明运动中小车的速度随时间均匀变化，理由是_________。（3）白纸上部分点迹如图丙所示，从图中读出A、B两点间距s=_______m；小车在C点时速度大小为________m/s，BC段对应的加速度为_______m/s2。【答案】  D    可以    由图乙可知小车运动的 ，则小车做初速度为0的匀加速直线运动，则运动中小车的速度随时间均匀变化    0.0070/0.007    0.05    0.05【解析】（1） AD．滴水计时器的计时原理与打点计时器计时原理类似，无需再用秒表计时，故A错误，D正确；B．在斜面上做实验是为了使小车的重力沿斜面方向的分力大于小车下滑过程中的摩擦力，从而使小车做匀加速运动，进而测量小车加速度，故B错误；C．设斜面倾角为 ，则小车运动过程中的加速度与小车质量无关，故C错误。故选D。（2） 由题图乙知 ，则小车做初速度为0的匀加速直线运动，加速度为定值，因此运动中小车的速度随时间均匀变化。（3） 由题图丙知A、B两点间距小车在C点时速度大小为小车运动的加速度为2．利用图1中所示的装置可以研究自由落体运动实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落打点计时器会在纸带上打出一系列的点：（1）为了减小误差，重物应选___________（填入正确选项前的字母）。A．木块      B．铁块      C．塑料块（2）为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有___________（填入正确选项前的字母）A．天平      B．秒表      C．刻度尺（3）实验中，打点计时器打出的一条纸带中的某段如图2所示，若A、B、C…点间的时间间隔均为，从图中给定的长度，求出重物的加速度大小是___________（结果保留两位有效数字）（4）实验中所得到的重物下落的加速度值小于我们当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：___________。【答案】  B    C        重物在下落时受到空气阻力或纸带与打点计时器的摩擦阻力【解析】（1）自由落体运动的物体只受重力，但实际做实验时物体还会受到空气阻力，为了减小误差，可选质量较大，空气阻力相比于重力小很多的物体，故选B。（2）测量加速度需要已知时间和各点之间的位移，时间由打点计时器测量，位移由刻度尺测量，故选C。（3）根据逐差法得（4） 重物在下落时受到空气阻力或纸带与打点计时器的摩擦阻力会使得实际测量得加速度偏小。3．某同学在做“探究合外力与加速度之间关系”的实验，实验装置如图甲所示。①按图甲正确组装实验器材，平衡小车所受的阻力图乙中纸带的___________端与小车相连（选填“左”或“右”）。②关于实验操作，下列说法正确的是__________A．实验中，需要垫高木板有打点计时器的一端来平衡摩擦力B．平衡摩擦力就是放开拖着纸带的小车时小车能够自由下滑即可C．若用砂桶总重力作为小车合外力，则要求小车的质量远小于砂桶的质量D．实验中拉着小车的细线必须与长木板平行③如图乙所示为某次实验中打出的一条纸带的一部分，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有两个打出的点没有画出。已知打点计时器的电源频率为50Hz，由此可算出小车的加速度a=___________m/s2（保留两位有效数字）。【答案】  左    AD    0.56【解析】①纸带与小车相连的一端位移较小，因为小车的速度慢慢变大，所以平衡小车所受的阻力图乙中纸带的左端与小车相连。②A．实验中，需要垫高木板有打点计时器的一端来平衡摩擦力，所以A正确；B．平衡摩擦力就是放开拖着纸带的小车时小车能够做匀速直线运动，所以B错误；C．若用砂桶总重力作为小车合外力，则要求小车的质量远大于砂桶的质量，所以C错误；D．实验中拉着小车的细线必须与长木板平行，才能保证细线的拉力为小车的合外力，因为小车沿木板运动，其合外力一定是与长木板平行的，所以D正确；故选AD。③小车的加速度为4．小明设计了如图甲所示的实验装置，用来探究物体动能变化与外力做功的关系。不可伸长的轻绳跨过定滑轮将小车P和重物Q连接，和小车相连的细绳与斜面平行，纸带穿过打点计时器与重物相连。电源频率为50Hz。实验时，进行了如下操作：①用天平测得小车P质量M=500g、重物Q质量m=100g；②按图甲组装好器材，并用铜丝做成钩环挂在重物Q上作为配重，不断调整配重的质量，直到小车恰沿斜面匀速下滑时，测得此时配重质量m0=150g；③重物Q不加配重，接通打点计时器，小车由静止释放；④关闭电源，取下纸带进行数据处理。图乙是实验中获取的一条纸带：打下的第一个点标为计数点0，相邻两个计数点之间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，重力加速度取9.8m/s2.（计算结果保留3位有效数字）。（1）在纸带上打下计数点5时的速度=___________m/s；（2）在打点0~5过程中系统动能的增加量ΔEk=___________J，合外力对系统所做的功为W=___________J。【答案】  1.20    0.432    0.441【解析】（1）计数点间有4个点没有标出，计数点间的时间间隔：T=0.02s×5=0.1s，打第5个点时的速度为（2）物体的初速度为零，所以动能的增加量为由题意可知，在不加配重时，合外力合外力对系统所做的功为5．某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律，他们的操作步骤如下：①把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上；②跨过定滑轮的轻质细线a端连接一个物体，b端悬挂钩码；③把固定在物体上的纸带穿过打点计时器的限位孔，在b端增加悬挂钩码的个数，接通电源，松开纸带；④实验过程中打出一条纸带如图乙所示，经测量可知，图乙中相邻两点之间的距离近似相等，此时b端悬挂钩码的总质量为m1；⑤继续增加悬挂钩码的个数，重复步骤③，打出一条纸带如图丙所示，此时钩码的总质量为m2；⑥重复实验。（1）物体的质量为___________。（2）所用交变电源的频率为f，相邻两个计数点间还有4个点未画出，在纸带上打下计数点“C”时物体的速度vC=___________（用题中所给物理量符号表示）。（3）已知当地重力加速度为g，从打计数点“A”到打计数点“D”的过程中，物体、钩码组成的系统减少的重力势能Ep=___________，系统增加的动能Ek=___________。（用题中所给物理量符号表示）【答案】  m1        （m2-m1）g（x4-x1）    【解析】（1） 图乙中相邻两点之间的距离近似相等，说明物体做匀速运动，即物体质量与钩码总质量相等。（2） 在纸带上打下计数点“C”时物体的速度为（3） 从打计数点“A”到打计数点“D”的过程中，物体、钩码组成的系统减少的重力势能为打A点时的速度为打D点时的速度为系统增加的动能为6．在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学作了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是___________。A．必须用天平测出砂和砂桶的质量      B．不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量C．应当先释放小车，再接通电源      D．需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，打下B点时速度大小为___________，小车运动的加速度大小是___________（计算结果保留三位有效数字）。（3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，则小车与轨道的滑动摩擦力___________N。（4）小明同学不断增加砂子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为___________。【答案】  BD    0.721    2.40    1.0/1    5/5.0【解析】（1） AB．拉力可以由力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也无需保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，故A错误，B正确；C．打点计时器在使用时应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，故C错误；D．该实验探究加速度与力和质量的关系，需要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。故选BD。（2）打下B点时速度大小为小车运动的加速度大小为（3）根据牛顿第二定律，有当a=0时，有（4）当小车运动的加速度为a时，由图甲可知沙和沙桶的加速度为2a，设绳子拉力为T，对沙和沙桶，有对小车，有可解得当不断增大m时，可知小车的加速度a将趋于，即。