物理必修一课时练习 用打点计时器测速度

4.实验：用打点计时器测速度
知识点一：电磁打点计时器和电火花计时器
1．运动的物体拉动打点计时器下面的纸带一起运动时，纸带上就打下了一系列的小点，这些小点相应地表示出了
A．物体运动的时间
B．物体在不同时刻的位置
C．物体在不同时刻的速度
D．物体在不同时间内的位移
2．打点计时器振针打点周期决定于
A．交流电电压的高低 　　　　
B．交流电的频率
C．永久性磁铁的磁性强弱
D．振针与复写纸间的距离
3．使用电火花计时器在纸带上打点时，合理的操作顺序应该是
A．接通电源的同时用手牵动纸带
B．可以随意操作，没有先后顺序之分
C．先接通电源，待打点稳定后再用手牵动纸带
D．先用手牵动纸带，后接通电源
4．打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，则它每隔________ s打一个点。若纸带上打出了10个点，则纸带打这10个点所用的时间是________ s。
知识点二：用打点计时器测量瞬时速度
5．如图所示为同一打点计时器打出的4条纸带，其中，平均速度最大的是
6．某同学用手水平地拉动纸带，通过打点计时器后，纸带上打下了一系列点。他要根据这一系列点计算纸带运动的平均速度及纸带是否做匀速直线运动，则下列操作正确的是
A．首先要查清共有多少个点
B．首先从第一个能看清的点数起，查清共有多少个点
C．分别测出每两个相邻清晰点间的距离，然后相加，把相加的结果作为所有能看清点间的总长度，用来计算平均速度
D．分别测出每两个相邻清晰点间的距离，用来计算各段的平均速度，判断是否做匀速运动
7．如图所示是打点计时器打出的一条纸带，可以用AC之间的平均速度表示B点的____，并且A、C两点离B点越近，算出的平均速度越________(填“接近”或“远离”)B点的瞬时速度。
8．如图所示是某同学练习使用打点计时器时得到的纸带，纸带的左端先通过打点计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的速度变化情况是________，若所用电源频率为50 Hz，从打下A点到打下B点，共16个点迹，历时________ s，位移为________ m。这段时间内纸带运动的平均速度为________ m/s。
知识点三：速度—时间图象
9．如图甲、乙所示为两个质点运动的速度—时间图象，回答下面的问题：
(1)甲质点做________运动，乙质点做________运动。(填“加速”“减速”或“静止”)
(2)甲质点的初速度为________ m/s，乙质点的初速度为________ m/s。
(3)甲、乙两质点运动的方向________(填“相同”或“不相同”)
10．如图所示是一个物体的vt 图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的。
(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？
(2)运动的方向是否变化？
(3)速度的大小是否变化？怎样变化？
11．如图所示是某物体的速度图象，根据图象求它在
(1)10 s时刻的速度；
(2)从t＝10 s到t＝50 s时间内的速度变化Δv；
(3)从t＝40 s到t＝60 s时间内的速度变化Δv′。
能力点一：对打点计时器构造及使用的认识
12．你左手拿一块表，右手拿一支笔。当你的同伴沿直线拉动一条纸带，使纸带在你的笔下向前移动时，你每隔1 s用笔在纸带上打下一个点，这就组成了一台“打点计时器”。如果在纸带上打下10个点，那么在打第1个点到打第10个点的过程中，纸带的运动时间是
A．1 s　　　　　　　B．10 s
C．9 s D．无法确定
13.采用下列哪些措施，有利于减少纸带因受到摩擦而产生的误差
A．改用6 V直流电源
B．将电磁打点计时器换成电火花计时器
C．用平整的纸带，不用褶皱的纸带
D．纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜
14．一学生在练习使用打点计时器时，纸带上打出的不是点，而是一些短线，这可能是因为
A．打点计时器错接在直流电源上
B．电源电压不稳定
C．电源的频率不稳定
D．振针压得过紧
能力点二：根据纸带记录的信息分析物体的运动
15．如图所示是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一条纸带。根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，并猜测物体运动的性质。
16．如图所示是练习使用打点计时器的实验中用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D是研究纸带时所选的计数点，相邻计数点之间的时间间隔为0.1 s，则打点计时器打下B、C、D三点时纸带运动的速度是多大？
能力点三：如何用vt图象表示速度
17．(2009山东济宁高三测试，3)某物体的v－t图象如图所示，则该物体
A．做往复运动
B．做匀速直线运动
C．朝某一方向做直线运动
D．以上说法均不正确
18．试定性分析如图所表示的物体的运动情况。
19．如下图所示是用打点计时器测小车瞬时速度的实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6……现在量得0、1间的距离x1＝5.18 cm，1、2间的距离x2＝4.40 cm，2、3间的距离x3＝3.62 cm，3、4间的距离x4＝2.78 cm，4、5间的距离x5＝2.00 cm，5、6间的距离x6＝1.22 cm(f＝50 Hz)。
(1)根据上面的记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中。
位置 1 2 3 4 5
v/(m·s－1)
(2)根据(1)中表格的数据，在图中画出小车的速度——时间图象，并说明小车速度变化的特点。
20．如图所示，一个同学左手拿着一个秒表，右手拿着一支彩色画笔，当他的同伴拉着一条宽约5 mm的长纸带，使纸带在他的笔下沿着直线向前移动，每隔1 s他用彩色画笔点击纸带，在纸带上点一个点，如图所示，连续点了6个点，量得x1＝5.18 cm，x2＝4.40 cm，x3＝3.62 cm，x4＝2.78 cm，x5＝2.00 cm。问：
(1)相邻两点间的时间间隔为多少？
(2)纸带在各段的平均速度为多大？
(3)纸带在这段时间(连续点6个点)内的平均速度多大？
答案与解析
基础巩固
1．ABD　2.B　3.C
4．答案：0.02　0.18
5．B
6．BD　要从能看清的点数起，查清共有多少个点，从而求出时间。为了减小误差，测距离时，尽量测出总长。而求平均速度时要用总长度除以总时间。判断是否做匀速运动，要看各段的平均速度是否相等。
7．答案：瞬时速度　接近
8．答案：先变大后变小　0.3　5.49×10－2 m　0.183
解析：由于纸带上各点之间的间隔先变大后变小，所以纸带运动速度的变化情况是先变大后变小。
由A到B，纸带运动的时间为Δt＝(n－1)T＝(16－1)×0.02 s＝0.3 s
由题图可知，纸带的位移Δx＝0.054 9 m＝5.49×10－2 m
纸带的平均速度为：v＝＝×10－2 m/s＝0.183 m/s。
9．答案：(1)加速　减速　(2)1　3
(3)相同
10．答案：(1)物体具有一定的初速度
(2)在t3时刻后物体运动反向
(3)先变大后不变再变小，最后反向变大
11．答案：(1)10 s时刻的速度约为26 m/s。
(2)Δv ＝ 35 m/s － 26 m/s ＝ 9 m/s。
(3)Δv′＝ 30 m/s－33 m/s ＝ －3 m/s，负号表示t＝60 s时的速度比t＝40 s时的速度小。
能力提升
12．C　13.BCD
14．D　当打点计时器振片一端的振针与复写纸片的距离过大时，在纸带上看到时有时无的点痕，也可能打不上点；当振针距复写纸片间隙过小时，在每一个打点周期内就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸上，这就变成了一段一段的小线段。
15．答案：物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小分别是19.0 cm/s、60 cm/s、60 cm/s、59.5 cm/s，物体运动的性质可能是先加速，后匀速。
解析：AB段的平均速度v1＝＝ cm/s＝19.0 cm/s，同理可求得物体在BC段、CD段和DE段的平均速度大小分别是60 cm/s、60 cm/s、59.5 cm/s。开始物体在相等时间内的位移逐渐变大，为加速运动；后来速度相等，物体做匀速运动。
16．答案：2.6 m/s　3 m/s
3．4 m/s
解析：打B、C、D三点时纸带的速度是瞬时速度，可通过求平均速度间接得到这三点的瞬时速度。
vB＝＝ m/s＝2.6 m/s
同理可求得vc＝3 m/s，vD＝3.4 m/s。
17．C　由于v的大小随时间的变化先增大后减小，然后又再增大再减小，所以不是匀速直线运动，故B错；但由于v的方向不变，所以物体始终朝一个方向运动，故A、D均错，C正确。
18．答案：见解析
解析：该图象是速度—时间图象。
0～10 s内，物体的速度越来越大，物体做加速运动。
10～40 s内，物体的速度保持v ＝30 m/s不变，物体做匀速直线运动。
40～60 s内，物体的速度越来越小，物体做减速运动，但是速度的方向始终没有改变。
19．答案：(1)数据如下表：
位置 1 2 3 4 5
v/(m·s－1) 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4
(2)小车的速度—时间图象如图所示。从图象中可以看出，小车的速度均匀变小。
解析：打点计时器打点1时的速度可以用0和2间的平均速度来表示，
v1＝＝＝ m/s＝1.2 m/s，同理可求得打点2、3、4、5的瞬时速度v2＝＝1.0 m/s，v3＝＝0.8 m/s，v4＝＝0.6 m/s，x5＝＝0.4 m/s。
(2)将表格中的数值在坐标纸上描出对应的点，这些点基本上分布在一条直线上，用直线连接这些点，得出小车的速度—时间图象。
拓展延伸
20．答案：(1)1 s　(2)5.18 cm/s　4.40 cm/s　3.62 cm/s　2.78 cm/s　2.00 cm/s　(3)3.60 cm/s
解析：(1)相邻两点间的时间间隔就是画笔在纸带上画点的时间间隔为1 s。
(2)各段的平均速度等于各段对应的位移除以时间间隔，
1＝5.18 cm/s，2＝4.40 cm/s，3＝3.62 cm/s，4＝2.78 cm/s，5＝2.00 cm/s。
(3)纸带在这段时间(连续点6个点)内的平均速度
＝＝3.60 cm/s。