高中物理人教版必修一假期作业：第一章　第四节实验 用打点计时器测速度Word版含解析

第四节　实验：用打点计时器测速度

　　　　　　　　　　　　　　　　
一、选择题
1．(实验原理)打点计时器的打点周期取决于(　　)
A．交流电压的高低
B．交流电的频率
C．交流电的电流大小
D．振针与复写纸间的距离
答案　B
解析　打点计时器打点周期只取决于交流电的频率，与其他无关。故选B。
2．(误差分析)(多选)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
答案　BCD
解析　打点计时器需要连接交流电源，A错误。电火花计时器是通过电火花将墨粉纸盘上的粉墨打到纸带上的，不需要振针与纸带接触，所以摩擦力较小，B正确。平整的纸带通过打点计时器时受到的摩擦力比褶皱的小，C正确。将纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜可减小纸带所受的摩擦，D正确。
3．(实验器材)(多选)下列对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说法中，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
B．两种打点计时器的打点频率都与交流电源的频率相同
C．电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸
D．电磁打点计时器在纸带上打点是靠放电针和墨粉纸盘
答案　AB
解析　电磁打点计时器使用的是4～6 V的低压交流电，电火花计时器使用的是220 V的交流电，A正确；两者的打点周期都与交流电频率相等，B正确；电火花计时器在纸带上打点时，放电针和墨粉纸盘间产生火花放电，墨粉在纸带上留下点迹，电磁打点计时器打点是靠振针和复写纸，C、D错误。
4．(注意事项)关于电磁打点计时器的使用，下列说法中正确的是(　　)
A．应接低于6 V的直流电源
B．纸带必须穿过限位孔，并注意把纸带压在复写纸的上面
C．要先通电，后释放纸带，打点结束后立即切断电源
D．要先释放纸带，后通电，打点结束后立即切断电源
答案　C
解析　打点计时器分为电磁打点计时器和电火花计时器，电磁打点计时器用的是低压交流电源，不是直流电源，故A错误。纸带必须穿过限位孔，应该把复写纸压在纸带的上面，故B错误。使用打点计时器时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带，打点结束后立即切断电源，故C正确，D错误。故选C。
5．(数据处理)在练习使用打点计时器时，小车拖动纸带并在上面打下一系列的点，根据所打出的纸带判断小车是做匀速直线运动还是变速直线运动的方法是(　　)
A．应通过测量纸带表示的运动的全程的位移来判断
B．必须通过计算任意两点间的平均速度来判断
C．必须通过计算全程的平均速度来判断
D．可以通过测量每相邻两点间的距离，看其是否相等来判断
答案　D
解析　纸带与小车相连，纸带的运动情况与小车的运动情况相同。若纸带上相邻两点间的距离均相等，则小车做匀速直线运动；若不相等，则小车做变速直线运动，故D正确。
6．(数据处理)如下图所示为一条打点计时器正常工作时打出的纸带，其中A、B、C、D、E为计时器连续打下的五个点，且打点计时器打点的时间间隔为T。为求得计时器打点C时纸带的速度，则下列算式中最合理的是(　　)
A. B.
C. D.
答案　B
解析　求打某点时的瞬时速度，利用的是对平均速度取极限的思想方法，故为求打点C时纸带的速度，可以在C点两侧各取一点，使这两点间所对应的时间间隔尽量最短，由题中图可知，所取的两点应为点B和D，则B、D之间的平均速度vBD＝即为所求，故选B。
7．(数据处理)如图所示是一位同学使用打点计时器得到的两条纸带，他将两条纸带(甲、乙)上下并排放在一起进行比较，在图中A、B之间，两条纸带(甲、乙)运动的时间之比是(　　)
A．1∶1 B．2∶1
C．1∶2 D．无法比较
答案　B
解析　假设打点计时器使用的是频率为f的交流电源，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间为T，则甲、乙纸带上A、B间时间之比为＝＝，B正确。
8．(实验创新)用同一张底片对着小球运动的路径每隔 s拍一次照，得到的照片如下图所示，则小球在图中过程运动的平均速度大小是(　　)
A．0.25 m/s B．0.2 m/s
C．0.17 m/s D．无法确定
答案　C
解析　由于此过程小球的位移为5 cm，所经时间为t＝3× s＝0.3 s，所以＝ m/s≈0.17 m/s，故C正确。
9．(误差分析)打点计时器使用交流电源的频率为50 Hz，在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，若交流电的频率变小了而未被发现，则测得小车的速度值与真实值比较将(　　)
A．偏大 B．偏小
C．无影响 D．无法判断
答案　A
解析　打点计时器打点的频率是由电源的频率决定的，且打点的频率等于电源的频率。当交流电电源的频率为50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一个点；当交流电电源频率低于50 Hz时，打点计时器打点的时间间隔将大于0.02 s，计算速度时如果仍按0.02 s计时，由v＝可知，因测量值t小于真实值，故导致测量出的速度大于真实值。
10.
(实验创新)用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4.0 mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.04 s。则滑块经过光电门位置时的速度大小为(　　)
A．0.1 m/s B．100 m/s
C．4.0 m/s D．0.4 m/s
答案　A
解析　由瞬时速度可用相邻的极短时间内的平均速度表示知，滑块经过光电门时的速度大小为v＝＝ m/s＝0.1 m/s，A正确。
二、非选择题(按照题目要求作答，计算题须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题注明单位)
11．(数据处理)如图所示，甲、乙两位同学对同一条纸带上的点进行读数，甲采取的方法是用刻度尺先测出AB间距离为x1，再分别测出BC间距离x2，CD间距离x3，DE间距离x4，然后代入公式求解。而乙同学只把刻度尺零刻度线对齐A点，依次读出B、C、D、E 4点的刻度值x1′、x2′、x3′、x4′，通过计算的方法求出AB间距离为x1′，BC间距离为x2′－x1′，CD间距离为x3′－x2′，DE间距离为x4′－x3′，再代入数据求解，你认为哪位同学的测量方法更好一些，误差更小一些？
答案　乙同学的测量方法更好一些，误差更小一些
解析　甲同学测量过程多次移动刻度尺的零刻度线，每移动一次读一次数。而乙同学则只对准一次零刻度线，读出其余各点到第一个点的距离，再进行计算求解，另外测量过程中测量的位移越长，读数产生的相对误差越小，所以乙同学在读数过程中误差更小一些。
12．(注意事项)某学生在用电磁打点计时器做测定小车速度的实验时，其开始时的装配图如图所示，其中有错误与不妥之处，请把它找出来。
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答案　电磁打点计时器所接为直流电源；开始时，小车离打点计时器太远，离定滑轮端太近
解析　电磁打点计时器必须接交流电源，而图上所接为直流电源，显然是个错误；开始时，小车离打点计时器太远，离定滑轮端太近，向前运动的余地太小，致使纸带上空白段会较长且能留下的计时点过少，给测量带来不便，产生较大误差，故不妥。
13．(数据处理)下图是某同学在做“探究变速直线运动”的实验中获得的一条纸带。
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________。
(2)A、B、C、D是纸带上四个连续的计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出A、B
两点间距x＝________ cm；C点对应的速度是________ m/s。(计算结果保留两位有效数字)
答案　(1)0.02 s　(2)0.70(0.68～0.72)　0.10
解析　(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02 s。
(2)A、B两点间距x＝0.70 cm，C点对应的速度是vC＝＝ m/s＝0.10 m/s。
14．(综合提升)像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示装置测量速度，MN是水平桌面，PQ是长1 m左右的木板，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与光电门连接的光电计时器没有画出。此外，在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤。让滑块d从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10－2 s和2.0×10－2 s，滑块d的宽度为0.5 cm。则滑块通过光电门1的速度v1＝________ m/s，滑块通过光电门2的速度v2＝________ m/s。
答案　0.1　0.25
解析　滑块通过光电门1的时间是t1＝5.0×10－2 s，位移是x1＝0.5 cm＝0.5×10－2 m，平均速度1＝＝0.1 m/s，所以滑块通过光电门1的速度v1＝1＝0.1 m/s。滑块通过光电门2的时间是t2＝2.0×10－2 s，位移是x2＝0.5 cm＝0.5×10－2 m，平均速度2＝＝0.25 m/s，所以滑块通过光电门2的速度v2＝2＝0.25 m/s。