第04讲 练习使用打点计时器 研究匀变速直线运动（测）-2019年高考物理一轮复习讲练测 13页

‎ ‎ 第04讲 练习使用打点计时器 研究匀变速直线运动——测 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 一、实验题(本大题共10小题，每小题11分，共110分。)‎ ‎1．某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究小车做匀变速直线运动的规律，打点计时器工作频率为50Hz．图乙是实验中得到的一条较理想的纸带，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s．‎ 通过计算已经得出了打下B、C、D四个点时小车的瞬时速度，以A点为计时起点，通过描点连线得到了如图丙所示的图象．试分析下列问题：‎ ‎（1）打点计时器打E点时小车的瞬时速度vE=_____m/s．（保留三位有效数字）‎ ‎（2）小车运动的加速度为a=_____m/s2．（保留两位有效数字）‎ ‎（3）打点计时器打下A点时的速度为vA=_____m/s．‎ ‎【答案】 0.640 0.80 0.320‎ ‎（3）根据速度公式vE=vA+at；‎ 解得：vA=vE﹣at=0.640﹣0.80×0.4=0.320m/s；‎ ‎2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：‎ ‎（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有_____．（填选项代号）‎ A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 ‎（2）实验过程中，下列做法正确的是_____．‎ A．先接通电源，再使纸带运动 B．先使纸带运动，再接通电源 C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 ‎（3）在实验中：某同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点．测得计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出来．‎ ‎①每两个相邻的计数点的时间间隔为_____s．‎ ‎②试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，则vD=_______m/s，vC=________m/s，vB=________m/s．选择合适的单位长度，在下图所示的坐标系中作出小车的v﹣t图线_________，并根据图线求出a=_____m/s2．（所有结果保留3位有效数字）‎ ‎③将图线延长与纵轴相交，交点的物理意义是______________．‎ ‎【答案】 AC AD 0.1 0.390 0.264 0.138 1.26m/s2 零时刻经过A点的速度大小．‎ ‎（3）①由于相邻计数点间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得： ，同理： ， ‎ ‎②作图时注意，尽量使描绘的点落在直线上，若不能落地直线上，尽量让其分布在直线两侧．‎ 利用求得的数值作出小车的v-t图线（以打A点时开始记时），并根据图线求出小车运动的加速度 ‎③将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是零时刻的速度大小是，此速度的物理意义是零时刻经过A点的速度大小．‎ ‎3．如图所示是三个涉及纸带和打点计时器(所接电源皆为50 Hz交流电)的实验装置图。‎ ‎（1）三个实验装置中，摩擦力对实验结果没有影响的是________；‎ A．甲 B．乙 C．丙 ‎（2）如果操作都正确，则通过装置________(填“甲”、“乙”或“丙”)可打出图中的纸带________(填“①”或“②”)；‎ ‎（3）任选一条纸带求出e、f两点间的平均速度大小为________m/s。‎ ‎【答案】 A 2 乙 1.30‎ ‎【解析】试题分析：在研究匀变速直线运动的实验中，只要受到恒定的力的作用，得到的加速度的大小就是恒定的，没错实验受到的摩擦力大小恒定，对结果没有影响，但是在另外的两个实验中没次实验的时候作用力变化，摩擦力的影响不能消除．在研究功和速度的关系的实验中，得到的纸带是先加速后匀速的，‎ ‎（3）纸带是ef间的距离为2.7cm=0.026m，时间为0.02s，所以平均速度大小为．‎ ‎4．我校高一同学在做“练习使用打点计时器”实验中使用的打点计时器电火花打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz．‎ ‎(1)使用的电压是________V的_________（选填“直流电”或“交流电”），它每隔______ s打一个点．‎ ‎(2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是________‎ A.先接通电源，再让纸带运动 B.先让纸带运动，再接通电源 C.让纸带运动的同时接通电源 D.先让纸带运动或先接通电源都可以 ‎(3)实验时某位同学利用小车做匀加速运动打出的纸带如图所示，每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，图中上面的数字为相邻两个计数点间的距离．‎ ‎①小车做匀加速直线运动的加速度a=_______m/s2．（保留三位有效数字）‎ ‎②打第4个计数点时纸带的速度v4=________m/s．（保留三位有效数字）‎ ‎【答案】 220V 交流电 0.02s A 2.02m/s2 1.21m/s ‎【解析】（1）常用的电火花计时器使用的是交流电220V，其电源频率为50Hz，它们是每隔0.02s打一个点．‎ ‎（2）开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸 点睛:对于基本仪器的使用和工作原理，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去做做，以加强基本仪器的了解和使用．解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动两个重要推论的运用．注意有效数字的保留．‎ ‎5．某同学用如图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50 Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如下所示。‎ 该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：‎ 方法A：由 ……，取平均值g=8.667 m/s2;‎ 方法B：由 取平均值g=8.673 m/s2。‎ 从数据处理方法看，选择方法________（A或B）更合理，这样可以减少实验的________(系统或偶然)误差。本实验误差的主要来源_________________________ （试举出两条）。‎ ‎【答案】 B 偶然 阻力、测量 利用上了六个数据，S 1 、S 2 、S 3 、S 4 、S 5 、S 6利用数据越多，可以尽量避免偶然误差，合理的是方法B；本实验误差的主要来源空气的阻力，打点计时器与纸带的摩擦，测量等等。‎ ‎6．某研究性学习小组用如图所示装置来测定当地重力加速度，主要操作步骤如下：‎ ‎①安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；‎ ‎②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；‎ ‎③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作，测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度；‎ ‎④画出v－t图象．‎ 请根据实验，回答如下问题：‎ ‎(1)设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g.则小铁球通过两光电门间的平均速度v的表达式为________．(用v0、g和t表示)‎ ‎(2)实验测得的数据如下表：请在图中画出v－t图象．‎ ‎(3)根据v－t图象，可以求得当地重力加速度g＝__________ m/s2，小球通过光电门1时的速度为__________ m/s.(以上结果均保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 9.7，1.10‎ ‎（3）小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为：，所以v-t图象的斜率表示，所以当地重力加速度g=2k=9.7m/s2，根据v-t图象得出v0=1.10m/s，即小球通过光电门1时的速度为1.10m/s。‎ ‎7．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，先用功率恒定的电动马达牵引着小车由静止开始加速一段时间。再关闭马达，让小车在桌面上自由运动至静止。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每内共滴下46个小水滴，且开始计时时滴下的小水滴计为第1滴。）‎ ‎（1）根据图（b）的数据可判断出此过程中滴下的水滴是小车在_________________时留下的（填“马达牵引着加速”或“关闭马达后在桌面上减速”）。还由图（b）可知，小车在桌面上是___________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。‎ ‎（2）小车运动到图（b）中A点时的速度大小约为__________。（结果均保留2位有效数字）‎ ‎【答案】 关闭马达后在桌面上减速； 从右向左； 0.24‎ 在图（b）中从右向左依次定义三个水滴A、B和C，则可求出滴C水滴时小车的速度 从A点运动到C点的过程中，‎ ‎，解得。‎ 点晴：注意相邻水滴的时间间隔的计算，46滴水有45个间隔，速度和加速度的计算，注意单位、有效数字的要求。‎ ‎8．某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度。实验器材有：电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板，小车、纸带、细线、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸片等。‎ ‎(1)该同学在实验桌上安装好所需的器材后(如图所示)准备进行实验，下面操作必须要的是___________‎ A.把附有滑轮的长木板的一端适当垫高，以平衡小车运动过程中所受的摩擦力 B.调节拉小车的细线使细线与长木板板面平行 C.拉小车运动的钩码的质量远小于小车的质量 D.实验时，先释放小车，再接通电源 ‎(2)该同学在得到的纸带上选取七个计数点(相邻两个计数点之间还有四个点未画出)，如图所示，图中s1=4.81cm，s2=5.29cm，s3=5.76cm，s4=6.25cm，s5=6.71cm，s6=7.21cm。已知电源频率为50Hz，则加速度的大小为___________m/s2（结果保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】 B 0.48‎ 使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故D错误；故选B．‎ ‎（2）根据s4−s1=3 a1T2 ；s5−s2=3 a2T2；s6−s3=3 a3T2‎ 得加速度大小为： ‎ 点睛：解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．‎ ‎9．物理小组在一次探究活动中，测量滑块做匀加速直线运动的加速度和某时刻的瞬时速度，实验装置如图1，一木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与穿过电火花打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做加速运动，在纸带上打出一系列小点．‎ ‎（1）结合本次实验，下列说法正确的是：__‎ A．电火花打点计时器使用220V交流电源 B．电火花打点计时器每隔0.02s打一个点 C．实验中应先释放滑块再打点 D．滑块应靠近打点计时器开始释放 E．纸带放在墨粉盘的上面 ‎（2）图2给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示．根据图中数据确定滑块加速度a=__m/s2，纸带上“4”点的瞬时速度v4=__m/s（结果小数点后保留两位）．‎ ‎【答案】 ABD 0.49 0.31‎ 计数点4的瞬时速度。‎ 点睛：解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度和加速度，主要是匀变速直线运动推论的运用。‎ ‎10．某同学用图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动．实验步骤如下：‎ a．安装好实验器材．‎ b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图中、、、…点所示．‎ c．测量、、、…计数点到计数点的距离，分别记做：、、…．‎ d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动．‎ e．分别计算出、、…与对应时间的比值、、…．‎ f．以为纵坐标、为横坐标，标出与对应时间的坐标点，画出图线．‎ 结合上述实验步骤，请你完成下列任务：‎ ‎①实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有__________和__________．（填选项代号）‎ A．电压合适的交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 F．重锤 ‎②将最小刻度为的刻度尺的刻线与计数点对齐，、、、计数点所在的位置如图所示，则__________，__________．‎ ‎③该同学在图中已标出、、、计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与、两个计数点对应的坐标点，并画出图线________________________．‎ ‎④根据图线判断，在打计数点时，小车的速度__________；它在斜面上运动的加速度__________．‎ ‎【答案】 B A C 2.98 13.20 0.2 4‎ ‎【解析】（）要想使电子向下偏，必须给电子一个竖直向下的力，根据左手定则，可以判断出应该施加指向轴正方向的磁场，如果加电场，则电场力方向竖直向下，而电子受电场力的方向与电场的方向相反，所以应该加竖直向上的电场，B正确．‎ ‎（）①必须使用的有电压合适的交流电源，刻度尺AC正确．‎ ‎②根据毫米刻度尺读数规则得：，．‎ ‎③如图；‎ ‎ ‎