教科版 (2019)必修 第一册4 实验:用打点计时器测量小车的速度测试题

这是一份教科版 (2019)必修 第一册4 实验:用打点计时器测量小车的速度测试题，共4页。试卷主要包含了02 s,因此按0，60×10-22×0等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
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50 Hz时,振针每隔0.02 s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50 Hz时,如果仍按50 Hz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50 Hz时,打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02 s,因此按0.02 s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=0.29 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的速度为 ,通过第二个光电门的速度为 。
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=dΔt1=3.0×10-20.29 m/s=0.10 m/s,经过第二个光电门的速度v2=dΔt2=3.0×10-20.11 m/s=0.27 m/s。
能力提升
1.用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解,在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理步骤,将各步骤的字母代号顺序写在空白处。
A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在50 Hz的低压 (选填“交变”或“直流”)电源的两个接线柱上;
B.把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过 (选填“插孔”或“限位孔”),并压在 (选填“白纸”或“复写纸”)下面;
C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx;
D.切断电源,取下纸带,如果共有6个清晰的点,则这段纸带记录的时间Δt= ;
E.打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点;
F.利用公式v=ΔxΔt计算纸带运动的平均速度。
实验步骤的合理顺序是 。
答案:交变 限位孔 复写纸 0.1 s BAEDCF
解析:电磁打点计时器使用的是交变电源,因此要将导线接在低压交变电源上。把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过限位孔,并压在复写纸下面。若打n个点,则有(n-1)个时间间隔,故这段纸带记录的时间Δt=0.02(n-1) s,则6个点对应5个间隔,为0.1 s。实验步骤的排列一般要先安装器材即首先进行BA步骤,然后进行E步骤,实验结束要先关闭电源,即进行D步骤,最后进行数据处理,即进行CF步骤,故实验步骤的合理顺序是BAEDCF。
2.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6 V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50 Hz(每隔0.02 s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)0.1 0.070 0.083 0.070
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220 V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0.02 s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0.02 s×5=0.1 s;A、C间的距离为14.0 mm=0.014 0 m,A、D间的距离为25.0 mm=0.025 0 m,由公式v=ΔxΔt,得vAC=0.014 00.2 m/s=0.070 m/s,vAD=0.025 00.3 m/s=0.083 m/s,B点的瞬时速度更接近于0.070 m/s。
3.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、E 5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220 V、50 Hz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)。
答案:(1)1.38 2.64 3.90 (2)如图所示
解析:(1)由题意知,相邻两计数点间的时间为T=0.1 s。
vB=xAC2T=27.60×10-22×0.1 m/s=1.38 m/s;vC=(60.30-7.50)×10-22×0.1 m/s=2.64 m/s;vD=xCE2T=(105.60-27.60)×10-22×0.1 m/s=3.90 m/s。
(2)数据点坐标为(0.1,1.38)(0.2,2.64)(0.3,3.90),在坐标系中描点,并连线。