专题1.14 打点计时器和速度测量--2024高考物理模拟题分类（名师解析）

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2024高考物理模拟题分类解析
第一部分 运动的描述和直线运动
专题1.14 打点计时器和速度测量
1. .（2024江苏南京期末）利用如图所示的实验器材，不能完成的实验是（　　）
A. 验证牛顿第二定律 B. 研究自由落体运动规律
C. 验证机械能守恒定律 D. 测量重力加速度的大小
【参考答案】A
【名师解析】
A．由知验证牛顿第二定律需要改变加速度，以上图片提供的实验装置加速度始终为重力加速度，无法满足实验要求，A符合题意；
B．在研究自由落体运动规律实验中，必须满足物体只受到重力，需要打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，以上实验器材满足该实验，B不符合题意；
C．在验证机械能守恒定律实验中，关系式不需要测质量，但需要打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，求速度，以上实验器材满足该实验，C不符合题意；
D．在测量重力加速度的大小实验中，必须满足物体只受到重力，需要打点计时器且测量物体的位移，运动的时间，以上实验器材满足该实验，D不符合题意；
。
2. （2024全国名校联盟大联考）某同学利用铁架台、打点计时器、刻度尺等装置研究直径为6cm的空心塑料球竖直下落的运动规律。
（1）该同学将打点计时器竖直安装在铁架台上，将纸带一端连接塑料球，另一端穿过打点计时器限位孔，接通电源后，即将释放纸带时的实验情景如图甲所示。指出一处该同学本次实验操作不当之处：______。
（2）按正确操作得到一条纸带后，从纸带上选择便于测量的某点作为计数起点，每隔一个点选取一个计数点，并计算得到打下每个计数点时塑料球的速度大小如下表，其中打下计数点6时塑料球的速度尚未算出。
计数点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
时刻（s） 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40
速度（） 0.56 0.89 1.22 1.53 1.88
2.50 2.83 3.14 3.44
部分纸带如图乙所示，纸带上标记的数值为计数点5、6、7与计数起点的距离，由这些数据可计算出打下计数点6时塑料球的速度大小为______m/s（结果保留三位有效数字）。
（3）在图丙中标出打下计数点6时塑料球的速度，并作出塑料球竖直下落的图像______。
（4）由作出的图像可知这段时间内塑料球近似做匀变速直线运动，根据图像计算出其加速度大小为______（结果保留两位有效数字），发现此加速度明显小于当地重力加速度，其原因可能是______。
【参考答案】（1） . 重锤没有停靠在打点计时器附近
（2） .
（3）.
（4）. ##8.0##8.2 （5）. 空气阻力或限位器与纸带间的阻力比较大
【名师解析】
（1）[1]该同学本次实验操作不当之处：重锤没有停靠在打点计时器附近。
（2）[2]打下计数点6时塑料球的速度大小为
（3）[3]
（4）[4]由作出图像可知这段时间内塑料球近似做匀变速直线运动，根据图像计算出其加速度大小为
[5]此加速度明显小于当地重力加速度的原因可能是空气阻力或限位器与纸带间的阻力比较大。
3. (2024山西晋城期末) 图1是某实验小组用电火花打点计时器研究木块运动的实验装置图，图中长木板水平固定，调整定滑轮高度，使细线与长木板平行。
（1）本实验所用打点计时器应选用电源为____________（填选项序号）。
A.8V左右的交流电源　　B.220V的交流电源
C.8V左右的直流电源　　D.220V的直流电源
（2）下列说法不正确的____________（填选项序号）
A.先打开电源，后释放木块
B.所用的木板平面必须是光滑的
C.木块释放前，使木块靠近打点计时器
D.此实验需要使用刻度尺
（3）在某次实验得到的纸带上，选取了A、B、C、D、E五个计数点，相邻两计数点间有四个计时点未画出，实验数据如图2所示，打点计时器所用电源频率为50Hz，由以上数据可知，C点的瞬时速度为_________m/s，这次实验小车的加速度a=_________m/s 。（结果均保留2位小数）
【参考答案】 （2） ①. B （2） ②. B （3） ③. ④. 0.39
【名师解析】
（1）[1]本实验使用的是电火花打点计时器，应选用电源为的220V交流电源。
故选B。
（2）[2]A．为了让打点计时器稳定打点，先打开电源，后释放木块。故A正确，与题意不符；
B．所用的木板平面不必须是光滑的。故B错误；与题意相符；
C．木块释放前，使木块靠近打点计时器，避免纸带空白太长，木块运动距离过短。故C正确，与题意不符；
D．此实验需要使用刻度尺，用来测量点迹间的距离。故D正确，与题意不符。
故选B。
（3）[3]依题意，相邻计数点的时间间隔为
C点的瞬时速度为
[4]由逐差法可知这次实验小车的加速度为
4. （2024浙江绍兴市期末）利用图甲所示装置可以完成力学中的许多实验，请回答下列问题：
（1）图甲中的打点计时器应选用的电源是___________；
A. B. C.
（2）利用此装置可以做A．“探究小车速度随时间变化的规律”和B．“探究加速度与力、质量的关系”实验。
①以上两个实验中需要平衡阻力的是___________（填写“A”、“B”或者“A和B”）；
②下面几组图是平衡阻力过程中的某一瞬间，操作正确的是___________；
A.
B.
C.
D.
③关于以上两个实验的操作正确的是___________；
A.实验前都需要调整牵引小车的细线水平
B.实验都要求先接通打点计时器，后释放小车
C.实验都需要槽码的质量远小于小车的质量
D.打出的一条纸带都能获得多组实验数据
（3）经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图乙所示。点0、1、2、3、4、5为计数点，则计数点4的读数为___________，小车的加速度为___________（计算结果保留3位有效数字）。
【参考答案】 ①. C ②. B ③. B ④. B ⑤. 26.60 ⑥. 1.20
【名师解析】
（1）[1]由图甲所示可知实验装置用电火花打点计时器，所需电源为220V交流电。故选C。
（2）[2]“探究加速度与力、质量的关系”实验时需要把长木板不带定滑轮的一侧垫高，以平衡小车受到的阻力。故选B。
[3]“探究加速度与力、质量的关系”实验时需要调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。故选B。
[4]A．A、B实验都需要纸带、细绳要和长木板平行。A错误；
B．A、B实验都需要实验时应先接通电源，后释放小车；一次实验结束时先断开电源，后取下纸带。B正确；
C．A实验不需要槽码的质量远小于小车的质量，B实验需要槽码的质量远小于小车的质量。C错误；
D．纸带上计数点间距测量有偶然误差，故A、B实验都需要多测几组数据，以尽量减小误差。D错误；
故选B。
（3）[5]由图乙可知，则计数点4的读数为26.60cm
[6]由逐差法知
解得
5. （2024浙江绍兴市期末）如图，水平导轨上安装两个相距为的光电门，小车上装有宽度为的遮光条，在槽码的牵引下，从某一位置开始运动，先后经过光电门，挡光时间分别为，用近似代表小车通过光电门的瞬时速度，下列说法正确的是（　　）
A. 加速度约为
B. 经过光电门1的瞬时速度约为
C. 小车受到的牵引力大小等于槽码的重力大小
D. 要使瞬时速度的测量值更加接近于真实值，可换用更宽的遮光条
【参考答案】A
【名师解析】．经过光电门1的瞬时速度为
经过光电门2的瞬时速度为
根据速度位移的关系式可得
故A正确，B错误；
C．槽码的加速度与小车加速度大小相等，对槽码受力分析可知
故槽码的重力大于小车受到的牵引力，故C错误；
D．要使瞬时速度的测量值更加接近于真实值，可知需经过的时间较短，故需选择较短的遮光条，故D错误。
6. （2024山西临汾一模）某同学利用图（甲）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化规律。物块放在水平桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端。
（1）下列实验操作中，正确的有________。
A．纸带穿过限位孔，使物块靠近打点计时器
B．打点计时器与直流电源连接
C．先启动打点计时器，再释放物块，让物块在钩码的作用下拖着纸带运动
D．用秒表记录物体下落的时间
（2）该同学按照正确的步骤进行实验，打出一条纸带。确定一合适的点为O点，取计数点为A、B、C（图乙中相邻两点间有4个点未画出），用刻度尺量出各计数点到O点的距离，记录在纸带上，如乙图所示。所用电源的频率为50Hz，计算点B的速度________m/s，由测量数据求得物块加速度大小________（计算结果均保留2位有效数字）。
【参考答案】 ①. AC##CA ②. ③.
【名师解析】
（1）[1]A．为了提高纸带的利用率，打点前，使物块靠近打点计时器，故A正确；
B．根据打点计时器原理可知，打点计时器连接的是交流电源，故B错误；
C．实验时，要先启动打点计时器，再释放物块，故C正确；
D．打点计时器自身就是一种计时仪器，因此不需要秒表，故D错误。
故选AC。
（2）[2]每两个相邻计数点之间的时间为
根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以
[3]根据逐差相等公式
可得
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