2021-2022学年教科版（2019）必修第一册 1.4实验：用打点计时器测量小车的速度 跟踪训练（解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
1.4实验：用打点计时器测量小车的速度
跟踪训练（解析版）
1．关于打点计时器的使用，下列说法正确的是（　　）
A．电磁打点计时器使用的是10
V以下的直流电源
B．在使用打点计时器时，先让物体运动，再接通打点计时器的电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快
2．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间，测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，为使更接近瞬时速度，正确的措施是（　　）
A．换用宽度更窄的遮光条
B．提高测量遮光条宽度的精确度
C．使滑块的释放点更靠近光电门
D．增大气垫导轨与水平面的夹角
3．使用打点计时器测量瞬时速度时应注意（　　）
A．电火花计时器使用的电源是220V的交流电源，电磁打点计时器使用的电源是6V以下的直流电源
B．使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带
C．使用打点计时器时，小车应远离打点计时器
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
4．关于打点计时器的使用，请完成以下各题。
（1）根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到或直接测量而得到的物理量是（______）
①时间间隔；②位移；③加速度；④平均速度
A．①②
B．①③
C．①②④
D．①②③④
（2）打点计时器振针打点的周期取决于（______）
A．交流电压的高低
B．交流电的频率
C．永久磁铁的磁性强弱
D．振针与复写纸间的距离
（3）接通电源与让纸带（随物体）开始运动，这两个操作的时间关系应当是（______）
A．先接通电源，再释放纸带
B．先释放纸带，再接通电源
C．释放纸带的同时接通电源
D．不同的实验要求不同
5．把纸带的下端固定在重物上，纸带穿过打点计时器，上端用手提着接通电源后将纸带释放，重物便拉着纸带下落，纸带被打出一系列点，其中一段如图所示，已知电源频率为50。
（1）任意两相邻点经过的时间为______s；
（2）图示中的纸带，与重物相连的是______（选填“左端”或“右端”）；
（3）图示纸带没有缩放，由此计算出打A点时重物的速度大小约为______。
6．某同学在用打点计时器测速度的实验中，得到如图所示的纸带，该同学所用的交流电源的频率为。在纸带上从点开始依次取了五个计数点，且每相邻两个计数点间有3个点未画出，其中。
（1）每相邻两个计数点间的时间间隔为_____。
（2）打点时纸带的速度大小为_____。（结果均保留三位有效数字）
7．（1）电磁打点计时器和电火花计时器部是使用___________（填交流或直流）电源的仪器，电磁打点计时器的工作电压的是___________（填8或220），当电源频率是50Hz时，它每隔___________s打一次点；
（2）根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到无需测量的物理量是___________
A．时间间隔
B．位移
C．平均速度
D．瞬时速度
（3）如图所示，根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动___________
A．
B．
C．
D．
8．实验室的电磁打点计时器器的工作电压约为_______，当交流电源的频率为，每隔_______
打一次点。打点计时器可以记录时刻和位置，艾戊礼观察到家里的自来水龙头调节到足够合适的时候一滴一滴的下落，也可以起到打点计时器的作用，通过观察发现自来水从第一滴水落在地面开始计时，到第10滴水落在地面恰好是的时间，通过查找资料又知道相邻的两滴水落到地上的时间间隔相等。保持水龙头不动，纸带紧贴地面，减速拖动纸带得到水滴的落在纸上的痕迹（已用铅笔加深）如图所示。纸带上最先留下的痕迹是___________（填“点”或“点”），纸带运动段的平均速度大小为___________，此平均速度___________（填“大于”
或“小于”）
点的瞬时速度。
9．（1）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，我们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
（2）关于打点计时器的使用说法正确的是___________
A．电磁打点计时器使用的是10V以下的直流电源
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动的越快
（3）在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，如图所示，是小车拖动纸带用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G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0.1s。试求BD、DF两个过程的平均速度vBD=___________m/s；vDF=___________m/s。（结果保留两位有效数字）
10．在练习使用打点计时器时：
(1)当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上点痕的说法中错误的是______
A．点痕记录了运动的时间
B．点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移
C．点痕在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状
D．点痕在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况
(2)接通电源与让纸带随物体运动，这两个操作的时间关系应当是______
A．先接通电源，后释放纸带B．先释放纸带，后接通电源
C．释放纸带的同时接通电源D．先接通电源或先释放纸带都是可以
(3)关于打点计时器的时间间隔，下列是四位同学各自发表的看法，其中正确的是________；
A．电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短
B．纸带速度越大，每打两个点的时间间隔就越短
C．打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定
D．如果将交流电源改为直流电源，打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变
(4)如图所示的三条纸带，是某同学练习使用打点计时器得到的纸带。从点迹的分布情况可以断定：表明匀速直线运动的是______：且速度较大的是______：表明变速直线运动的是______。
(5)某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图所示。图中直尺的单位为cm，点O为纸带上记录到的第一点，点A、B、C、D……依次表示点O以后连续的各点。已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点。打点计时器打下点G时重锤的速度为________。
11．如图甲、图乙所示的两种打点计时器是高中物理实验中常用的。数字计时器和打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的计时仪器，其结构如图丙所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当一辆带遮光片的小车从a、b间通过时，数字计时器的显示屏就可以显示遮光片的遮光时间。某同学在“探究小车速度随时间变化规律”实验中，组装了一个U形遮光板如图丁所示，两个遮光片宽度均为L=5mm，将此U形遮光板装在小车上，让小车做加速度不变的直线运动通过静止的光电门，实验时测得两次遮光时间分出别为△t1=0.10s，△t2=0.05s，从第一个遮光片遮光到第二个遮光片遮光经过的时间为t=1s。则：
(1)图乙所示为______（选填“电磁打点计时器”或“电火花打点计时器”），电源采用的是______（选填“交流4~6V”或“交流220V"）；
(2)第一个遮光片通过光电门的速度大小为______m/s，第二个遮光片通过光电门的速度大小为______m/s；
(3)由此测得的速度只是一个近似值，要使该测量值更接近真实值，可将遮光片的宽度______（选填“减小”或“增大”）一些。
参考答案
1．C
【详解】
A．打点计时器使用的是交流电源，故A错误；
B．为了充分利用纸带打出尽可能多的清晰稳定的点，应该先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再让物体运动，故B错误；
C．电源的频率越高，打点的周期越短，每两个点之间的时间间隔越小，故C正确；
D．点越密集，说明相同时间内的位移越小，物体运动得越慢，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A．换用宽度更窄的遮光条，Δt时间更短，故A正确；
B．提高测量遮光条宽度的精确度，不能缩短Δt，故B错误；
C．瞬时速度表示运动物体在某一时刻（或经过某一位置）的速度，应用极限思想，在时间趋于零的情况下平均速度近似看作瞬时速度，所以要计算通过光电门的瞬时速度，需要缩短通过时间，使滑块的释放点更靠近光电门，则Δt变长，故C错误；
D．增大气垫导轨与水平面的夹角，在滑块的释放点距离光电门比较近的情况下，不能明显缩短Δt，故D错误；
故选A。
3．BD
【详解】
A．电火花计时器使用的电源是220V的交流电源，电磁打点计时器使用的电源是6V以下的交流电源，A错误；
B．实验过程应先接通电源，后释放纸带，否则在纸带上留下的点很少，不利于数据的处理和减小误差，B正确；
C．使用打点计时器小车应靠近打点计时器，可以在纸带上留更多的点，有利于数据处理和减小误差，C错误；
D．打点计时器不能长时间工作，故打点之后要立即关闭电源，D正确。
故选BD。
4．A
B
A
【详解】
（1）[1]打点计时器每隔0.02s打一个点，通过点的数量就可以知道时间间隔。通过用刻度尺量出始末两点之间的距离，可以直接得到小车运动的位移，A正确，B、C、D错误。
（2）[2]因为
所以打点计时器的周期由交流电的频率f决定。故B正确，A、C、D错误。
（3）[3]应先接通电源后释放纸带，这样可以充分利用纸带记录运动情况，故A正确，B、C、D错误。
5．0.02
左端
【详解】
（1）[1]
电源频率为50，根据
则任意两相邻点经过的时间为
（2）[2]
重物拖着纸带做加速运动，在相等时间内的间隔越来越大，可知重物与纸带的左端相连
（3）[3]
一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则打A点时左右两点之间的距离大约是
6．0.08
1.08
【详解】
（1）[1]由于所用电源频率为，每相邻两个计数点间有3个点未画出，故每相邻两个计数点间的时间间隔为
（2）[2]打D点时的速度大小
7．交流
8V
0.02
A
B
【详解】
(1)[1]电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源的仪器；
[2][3]电磁打点计时器的工作电压的是8V，当电源频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点；
(2)[4]A．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；
B．位移需要利用刻度尺直接测量两点之间的距离得出，故B错误；
CD．平均速度和瞬时速度的求解需要运用物理公式，故CD错误。
故选A；
[5]匀速运动相等时间内通过的位移相等，所以相邻的两个点之间的距离相等，由图可知
故选B。
8．8
点
0.07
小于
【详解】
[1][2]
实验室的电磁打点计时器器的工作电压约为8，当交流电源的频率为，每隔0.02s打一次点。
[3][4][5]减速拖动纸带，相等时间间距变小，故纸带上最先留下的痕迹是点。第一滴水落在地面开始计时，到第10滴水落在地面恰好是的时间
纸带运动段的平均速度大小为
平均速度近似为B点瞬时速度，而纸带减速运动，故此速度小于点的瞬时速度。
9．AB
C
0.21
【详解】
（1）[1]
从纸带上能直接得到的物理量是某两个点之间的时间间隔和某两点之间的距离，即为位移。
故选AB。
（2）[2]A．电磁打点计时器应该是用8V的低压交流电，A错误；
B．在测量物体速度时，应该先接通电源，后释放纸带，B错误；
C．打点的时间间隔为
所以电源的频率越高，打点的时间间隔越小，C正确；
D．纸带上打的点越密，说明在相等时间内的位移就越小，物体运动的就越慢，D错误。
故选C。
（3）[3]
BD两个过程的平均速度
[4]
DF两个过程的平均速度
10．C
A
C
AC
C
B
1.30
【详解】
(1)A．打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，故A正确；
B．同时也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移，故B正确；
CD．点迹的分布情况反映了物体的运动情况，点痕越密集，说明物体运动越慢，不能说明物体的质量和形状，故C错误，D正确。
本题选择错误的，故选C；
(2)[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，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点。
故选A；
(3)[3]ABC．打点的周期与交流电的频率互为倒数，即打点周期由交流电的频率决定，与电压、纸带的速度无关，故A、B错误，C正确；
D．将交流源电改为直流电源，打点计时器不能工作，故D错误。
故选C。
(4)[4][5]从点痕的分布情况可以断定：纸带A、C相邻的计数点之间距离相等，所以是匀速通过打点计时器的，且C纸带的间距较大，故速度较大；
[6]纸带B从左到右邻的计数点之间距离增大，所以是越走越快的，即为变速运动；
(5)[7]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，可以求出打纸带上G点时小车的瞬时速度大小；根据平均速度的定义得FH之间的平均速度为
11．电火花打点计时器
交流220V
0.05m/s
0.1m/s
减小
【详解】
(1)[1][2]图乙所示为电火花打点计时器，电源采用的是交流220V。
(2)[3]第一个遮光片通过光电门的速度大小为
[4]第二个遮光片通过光电门的速度大小为
(3)[5]要使该测量值更接近真实值，可将遮光片的宽度减小，使遮光过程的平均速度更接近瞬时速度。