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 课时练（word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
课时练（解析版）
1．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题
（1）打点计时器是________的仪器。
（2）如图A、B是两种打点计时器的图片，其中A是________打点计时器，B是________打点计时器。
（3）打点计时器使用的电源为________（选填交流或直流）电源，打点的时间间隔为0.02s。
2．电磁打点计时器使用_________电源，（填“直流”或“交流”），频率是50Hz，打点周期是____，实验得到做匀变速运动的纸带上A、B两点与B、C两点之间各有四个点，如图所示，则相邻计数点的时间间隔是________。若测得，，则B点的瞬时速度是_______m/s。（本空结果保留两位有效数字）
3．在“测量纸带的平均速度和瞬时速度”的实验中，用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动情况。在这一实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有：
A．按住纸带，将纸带靠近打点计时器，放开纸带，再接通电源。
B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路。
C．把一条绳拴在小车上，细线跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码。
D．取下纸带。
E.
将纸带固定在小车的尾部，并穿过打点计时器的限位孔。
(1)___________
(2)_____________
将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面的横线上。_____________
4．在做研究匀变速直线运动的实验时，得到一条纸带如图所示，A、B、C、D、E、F、G为计数点，每两个计数点间还有4个点未出，其中x1=1.20cm，x2=1.60cm，x3=1.98cm，x4=2.38cm，x5=2.79cm，x6=3.18cm。
(1)为了达到实验的目的，除了有电磁打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、小木块、长木板外，还需要的仪器有_______、_______；
(2)根据纸带可判定物体做_______直线运动；（选填匀加速、匀减速或匀速）
(3)电磁打点计时器的工作电源是_______（填交流电或直流电），工作电压为_______V，当电源频率为50Hz时，它每隔_______s打一个点；使用电磁打点计时器时，纸带应穿过_______孔，并要放在复写纸的_______面（填上或下）；打点时应该先接通电源还是先释放纸带？_______，图中两计数点的时间间隔为T=_______s；
(4)物体运动在B点的瞬时速度表达式为vB=_______（用题目所给符号表示），代入数据计算得vB=_______m/s（计算结果保留到小数点后两位）。
5．(1)如图所示四条纸带是某同学练习使用打点计时器时得到的纸带(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______是越走越快的，纸带______是开始越走越快，后来又越走越慢的。(填写编号ABCD)
(2)根据打出的纸带，不用公式计算能直接得出的物理量是______
A．时间间隔B．瞬时速度C．加速度D．平均速度
(3)使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动这两个操作过程的操作顺序，应该是______
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．哪个先，哪个后都可以
6．如图是用DIS测定小车的加速度的实验装置。
(1)信号发射部分和信号接收部分组成______传感器，其中A是信号______部分。
(2)实验获得的v-t图如图所示，是一辆从斜面下滑的小车运动的v-t图，由图可知，小车在AB段的运动可以近似地看作______运动，小车在AB段的加速度是______m/s2，小车在AB段的位移是______m。
7．(1)常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是_______（填“直流电”、“交流电”），如果电源正常工作时的频率为50赫兹，则每隔______s打一个点。
(2)在“练习使用打点计时器”的实验中，下列说法正确的是______；
A．电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于交流电压的高低
B．电火花计时器应接在6V以下的交流电源上才能正常工作
C．打点计时器连续工作时，应注意打点结束之后要立即关闭电源
D．开始实验时，应先接通电源，后释放小车
(3)在“用打点计时器测速度”的实验中，得到一条如图所示的纸带，其中0、1、2、3、…是选用的计数点，每相邻两个计数点之间还有2个打出的点没有在纸带上标出。图中画出了将米尺靠在纸带上测量的情况，读出图中所测量1、3两点的读数分别是______cm、______cm；打计数点2时纸带的速度是_______m/s。（此空结果保留二位有效数字）
8．在高架道路上，一般限速。为了监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号：若有一辆汽车（在本题中可看作质点）匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为；经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据。
（1）根据以上信息，回答下列问题：微型计算机计算汽车速度的表达式______；
（2）若L=70m，，则照相机将______工作。（选填“会”或“不会”）
9．（1）打点计时器是一种使用______（“交流”或“直流”）电源的______（“计数”、“计点”、“计时”或“计长度”）仪器，在中学实验室里常用的有电磁打点计时器和电火花计时器；如图中为______计时器，它的工作电压是______（“220V”或“6V以下”）。
（2）使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤：
A．松开纸带让物体带着纸带运动
B．安好纸带
C．把打点计时器固定在桌子上
D．接通电源
E．取下纸带
F．断开开关
这些步骤正确的排列顺序为______。
（3）电火花打点计时器使用交流电源工作，它工作电源的频率是50Hz，如果用它测量速度时，实验者不知道工作电源的频率已变为60Hz，而仍按50Hz进行计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比______（填“偏大”或“偏小”）．
10．小敏同学在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验，用到的实验器材有：分液漏斗、阀门、支架、米尺、接水盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：
①在分液漏斗内盛满清水，旋松阀门，让水滴以一定的频率一滴滴的落下；
②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频率为30Hz时，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度；
④处理数据，得出结论；
(1)水滴滴落的频率为________Hz；
(2)小敏同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示，根据数据计算当地重力加速度g=_____m/s2；D点处水滴此时的速度=__________m/s。（结果均保留三位有效数字）
11．某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。
(1)常见的打点计时器有两种：________________和________________，它们使用的都是________电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔______s打一个点。
(2)关于本实验，下列说法正确的是_________。
A．释放纸带的同时，接通电源
B．先接通电源打点，后释放纸带运动
C．先释放纸带运动，后接通电源打点
D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小
(3)要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是________。
(4)该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。
①每相邻两计数点的时间间隔为________s，如果测得C、D两点间距x4＝2.70cm，D、E两点间距x5＝2.90cm，则打D点时小车的速度vD＝________m/s(结果保留3位有效数字)。
②该同学分别算出其他各点的速度：vA＝0.220m/s，vB＝0.241m/s，vC＝0.258m/s，vE＝0.300m/s，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的v－t图像_______。并说明小车速度变化的规律______________________________________________。
参考答案
1．计时
电火花
电磁
交流
【详解】
(1)[1]打点计时器是计时的仪器。
(2)[2]A是电火花打点计时器。[3]B是电磁是打点计时器。
(3)[4]
打点计时器使用的电源为交流电源，打点的时间间隔为0.02s。
2．交流
0.02s
0.1s
0.13或
【详解】
[1][2][3]
电磁打点计时器使用交流电源，频率是50Hz，打点周期是0.02s，A、B两点与B、C两点之间各有四个点，相邻计数点的时间间隔是
[4]根据匀变速运动的推论可知，中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，则
B点的瞬时速度是
3．步骤A中应该先接通电源，后放开纸带；
步骤D中取下纸带前应该先断开电源；
BECAD
【详解】
(1)[1]步骤A中应该先接通电源，后放开纸带；
(2)[2]步骤D中取下纸带前应该先断开电源；
[3]实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行，要符合事物发展规律，不能丢三落四，逻辑颠倒，故正确的操作步骤为：BECAD。
4．低压交流电源
刻度尺
匀加速
交流电
6V
0.02s
限位
下
先接通电源
0.1s
0.14
【详解】
(1)[1][2]为了达到实验的目的，除了有电磁打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、小木块、长木板外，还需要的仪器有低压交流电源、刻度尺；
(2)[3]根据纸带可知?x=0.4cm为定值，可判定物体做匀加速直线运动；
(3)[4][5][6]电磁打点计时器的工作电源是交流电，工作电压为6V，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点；
[7][8]使用电磁打点计时器时，纸带应穿过限位孔，并要放在复写纸的下面；
[9][10]打点时应该先接通电源，图中每两个计数点间还有4个点未出，则两计数点的时间间隔为T=0.1s；
(4)[11][12]物体运动在B点的瞬时速度表达式为
vB=
代入数据计算得
vB=
5．B
D
A
A
【详解】
(1)[1]从点痕的分布情况可以断定：纸带B点间距逐渐增加，说明越走越快的；
[2]纸带D点间距开始逐渐变大，后来逐渐减小，说明开始越走越快，后来又越走越慢的。
(2)[3]根据打出的纸带，不用公式计算能直接得出的物理量是时间间隔；而瞬时速度、加速度以及平均速度都要通过计算才能得到；故选A；
(3)[4]使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动这两个操作过程的操作顺序，应该是先接通电源，后释放纸带，故选A。
6．位移
发射
匀加速直线
2
0.12
【详解】
(1)[1][2]信号发射部分和信号接收部分组成位移传感器，其中A是信号发射部分。
(2)[3]由图可知，AB段为直线则，小车在AB段的运动可以近似地看作匀加速直线运动；
[4]小车在AB段的加速度是
[5]小车在AB段的位移是
7．交流电
0.02
CD
12.60
22.60
0.83
【详解】
(1)[1]常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是交流电；
[2]电源正常工作时的频率为50赫兹，每隔
打一个点；
(2)[3]A．电火花打点计时器使用50赫兹的交流电，打点周期固定且为0.02s，与其它物理量无关，由交流电的频率决定，故A错误；
B．电火花打点计时器使用220V交流电，故B错误；
C．电火花打点计时器使用220V交流电，并且在使用时只能连续工作很短时间，打点之后要立即关闭电源，故C正确；
D．实验操作中，先接通电源，后释放小车，这样可以提高纸带利用率，在纸带上尽量多的打点，故D正确；
故选CD。
(3)[4][5]每相邻的计数点间还有2个打出的点没有在图上标出，所以相邻的计数点时间间隔是T=0.06s；由图可知，点1的读数分别是12.60cm，点3的读数分别是22.60cm。
[6]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2点时小车的瞬时速度大小
8．
会
【详解】
（1）[1]
微型计算机计算汽车速度时是用短时间内的平均速度代替瞬时速度，所以汽车速度的表达式为
（2）[2]
根据可得
则车辆超速，所以照相机会工作。
9．交流
计时
电火花
220V
CBDAFE
偏小
【详解】
（1）[1]
[2]
[3]
[4]打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，图示为电火花式计时器，它使用的是交流220V交流电源；
（2）[5]使用打点计时器时应使固定装置，安装纸带，实验时要先接通电源再放纸带，实验完后立即关闭电源，然后再取下纸带，故步骤为：CBDAFE；
（3）[6]根据周期与频率关系，可知
则物体运动的速度为
由于实验者不知道工作电源的频率已变为60Hz，而仍按50Hz进行计算，即频率取值偏小了，则这样算出的速度值与物体速度的真实值相比偏小了。
10．30
9.74
2.61
【详解】
(1)[1]由于频率由大到小逐渐调节，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴，说明
闪光的时间间隔等于水滴的时间间隔，因此闪光的频率为30Hz。
(2)[2]用逐差法求重力加速度
[3]D点处的速度等于CE段的平均速度，因此
11．电磁打点计时器
电火花计时器
交流
0.02
BD
刻度尺
0.1
0.280
速度随时间均匀变化
【详解】
(1)[1][2][3][4]常见的打点计时器有两种，电磁打点计时器和电火花打点计时器。它们使用的都是交流电源，当电源频率为时，每隔
打一个点。
(2)[5]ABC．实验中为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，故AC错误，B正确；
D．纸带上打点密集说明，说明在相等的时间内物体运动的位移越小，纸带运动的速度较小，故D正确。
故选BD。
(3)[6]要测量小车的速度，依据中时刻瞬时速度等于这段时间内的平均速度，而平均速度等于位移与时间的比值，因此除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是刻度尺。
(4)①[7][8]每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是，那么每相邻两计数点的时间间隔为
如果测得C、D两点间距，D、E两点间距，则打点时小车的速度
。
②[9][10]根据该同学分别算出其他各点的速度：，，，，利用描点法，作出如下图象
由上图可知，图象是过原点的倾斜直线，因此小车速度变化的规律是速度随时间均匀变化。