课后提升训练四实验:用打点计时器测速度
(25分钟50分)
1.(6分)(多选)(2017·曲靖高一检测)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,不通过计算可以直接得到的物理量是( )
A.相邻两点间的时间间隔
B.位移
C.瞬时速度
D.平均速度
【解析】选A、B。打点计时器是每隔0.02s打下一个点,所以数点就知道时间间隔,故A正确;位移可以利用刻度尺直接测量两点之间的距离得出,故B正确;瞬时速度大小需要通过求平均速度的方法求得,故C错误;平均速度的求解需要运用物理公式,故D错误。
2.(6分)(多选)以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤,其中正确的操作是( )
A.把打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过限位孔,把复写纸片套在定位轴上,并压在纸带上面
B.把打点计时器的两个接线柱分别接上导线,与4～6 V低压交流电源相连
C.用手水平地拉动纸带,然后打开电源开关
D.取下纸带,用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0,用公式v=计算纸带运动的平均速度
【解析】选A、B、D。复写纸应在纸带上面,A正确;电磁打点计时器使用6 V以下的交流电,B正确;应该先接通电源,后拉动纸带,C错误;D项是测平均速度的一种常用方法。故正确答案为A、B、D。
3.(6分)(多选)在“使用打点计时器测速度”的实验中,除电源、纸带外,还需选用的仪器是( )
A.停表
B.刻度尺
C.速度计
D.打点计时器
【解析】选B、D。由打点计时器在纸带上打下的点的间隔数可知任意两点间的时间间隔,故不需要停表,再利用刻度尺测出两点间的位移就可进一步求出平均速度,故不需要速度计。
【补偿训练】
(多选)对以下实验、仪器描述正确的是( )
A.电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源
B.测量研究小车瞬时速度的实验中,为防止开始时纸带上点迹过于密集,要先使小车运动,再给打点计时器通电
C.频闪照片中,某一段物体成像较密集,说明这一阶段运动相对较快
D.气垫导轨的优点:使滑块与导轨间有一薄薄的空气层,大大减小了滑块运动中所受的阻力
【解析】选A、D。打点计时器使用的都是交流电源,选项A正确;实验时,应该先接通电源后释放小车,选项B错误;点越密集,速度越慢,选项C错误;根据气垫导轨的特点,选项D正确。
4.(6分)(2017·德宏高一检测)如图所示是某人在“用打点计时器测速度”实验中得到的纸带,纸带的右端后通过打点计时器。从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是______________。若所用电源频率为50Hz,从打下A点到打下E点,共11点,历时________s,位移为________m,这段时间内纸带运动的平均速度是______m/s。BD段的平均速度是________m/s。
【解析】相邻计数点间的时间间隔相同,由纸带上相邻两点间的距离变化可知纸带先加速后匀速,从A点到E点的时间为t=10×0.02s=0.2 s,位移为x=(1.90+2.40+1.20+2.38)×10-2m=7.88×10-2m,平均速度为
==0.394m/s,BD段的平均速度为:v BD==0.6m/s。
答案:先加速后匀速0.2 7.88×10-20.394 0.6
【补偿训练】
用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车速度,某次实验中得到一条纸带,如图所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个计数点,分别标明0、1、2、3、4…,量得0与1两点间距离x1=30mm,3与4两点间距离x2=48mm,则小车在0与1两点间平均速度为______m/s,在3与4两点间平均速度为______m/s。
【解析】0、1两点间的平均速度v1==m/s=0.3m/s,3、4两点间的平均速度
v2==m/s=0.48m/s。
答案:0.3 0.48
5.(12分)如图所示是某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后(电源频率为50Hz)得到的纸带,从A点通过计时器到D点通过计时器历时______s,位移为______m,这段时间内的平均速度为______m/s,BC段的平均速度为______m/s,F点的瞬时速度可以粗略地认为是______m/s,手做______(选填“匀速”或“变速”)运动。
【解析】从A到D共有5个时间间隔,t AD=5×0.02s=0.1 s,位移为x=1.20cm+
1.60 cm+
2.20 cm+1.40 cm+1.20 cm=7.60 cm=0.076 m,===
0.76 m/s,===0.95 m/s,F点的瞬时速度可以粗略地认为等于BC段的平均速度,即v F==0.95m/s,由于相邻两点间的距离不相等,所以手做变速运动。
答案:0.1 0.076 0.76 0.95 0.95 变速
6.(14分)一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时,从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带,如图所示,纸带上有七个计数点,相邻两计数点之间还有四个点没有画出,所用交流电的频率为50Hz,相邻计数点之间的距离已标在图中,单位是厘米。
(1)计算0～6点之间的平均速度。
(2)打点计时器打4点时小车的瞬时速度接近多少?
【解题指南】注意计数点与计时点之间的区别,计时点是打点计时器实际一一打出的点,而计数点则是从计时点中按一定的标准选出来的点。
【解析】(1)0～6点间的平均速度为:
==×10-2m/s
≈0.676m/s。
(2)当打点计时器打4点时,小车的瞬时速度应当最接近于3～5点间的平均速度,则:
v4==×10-2m/s≈0.834 m/s
答案:(1)0.676m/s (2)0.834 m/s
【补偿训练】
如图为某次实验时打出的纸带,打点计时器每隔0.02s打一个点,图中O点为第一个点,A、B、C、D为每隔两个间隔选定的计数点。根据图中标出的数据,打A、D点时间内纸带的平均速度有多大?打B点时纸带的瞬时速度有多大?计算的依据是什么?你能算出打O、D点时间内纸带的平均速度吗?为什么?
