人教版物理必修1第一章 运动的描述4 实验：用打点计时器测速度 （专题汇编）

吉林省白山市长白县实验中学高一上学期人教版必修一第一章运动的描述 -----打点计时器实验专项练习
姓名：___________阶段：___________（A或B或C）
一、实验题
1．打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，图甲、乙所示是高中物理实验中常用的两种，请回答下面的问题：

（1）图甲是_____（填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是______（填“4—6V交流”、“220V交流”、四节干电池）。
（2）打点计时器使用的电源的频率为50Hz时，打点周期为_______s。
2．如图所示为测定气垫导轨上滑块的加速度实验，滑块上安装了宽度为d＝3.0 cm的遮光条。滑块先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.15 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.10 s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间间隔为Δt＝2.50 s。则：

(1)滑块经过第一个光电门时的速度大小v1＝____m/s；
(2)在下滑过程中，滑块的加速度大小a＝____ m/s2。
3．电磁打点计时器工作时使用________（选填“交流”或“直流”）电源，当电源的频率是50Hz时，每隔________s打一次点，下图是某同学拖着纸带运动打出的一条纸带，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，则纸带在OE段运动的平均速度为________m/s（结果保留两有效数字），打C、E点时小车运动的速度________m/s，________m/s（果保留两位有效数字）

4．如图所示是电火花计时器的示意图。电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用______（填“交流”或“直流”）电源当电源的频率是时，每隔______s打一次点。其工作时的基本步骤如下：
A.当纸带完全通过电火花计时器后，立即关闭电源
B.将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座
C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D．接通开关，听到放电声，立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是______（按顺序填写步骤编号）

5．用接在50 Hz交流电源上的打点计时器测定小车的运动情况．某次实验中得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个点取一个计数点，分别标明0、1、2、3、…，量得0与1两点间的距离，2与3两点间的距离，则小车在0与1两点间的平均速度________m/s，在2与3两点间的平均速度________m/s．据此判定小车做________（选填“加速”或减速”）运动．

6．如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带（纸带的左端先通过打点计时器）．从点迹的分布情况可以判断：纸带________是匀速通过打点计时器的，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．若所用电源的频率是50 Hz，图中D纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器，历时________s，位移为________m，这段时间内纸带运动的平均速度是________m/s，BC段的平均速度是________m/s，AD段的平均速度是________m/s（保留两位小数）
A
B
C
D
7．如图所示是一打点计时器打出的纸带，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出，测得各计数点到0点的距离如图所示，求出各计数点的瞬时速度并画出v-t图像．

8．(1)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
(2)打点计时器所用的电源是50Hz的交流电源，所打点中相邻点间的时间间隔为T，若纸带上共打出N个点，这条纸带上记录的时间为t，则下列各式正确的是（____）
A．T=0.1s，t=NT
B．T=0.05s，t=(N-1)T
C．T=0.02s，t=(N-1)T
D．T=0.02s，t=NT
(3)研究物体做匀变速直线运动的实验得到的一条纸带如图所示(实验中打点计时器所接低压交流电源的频率为50Hz)，从O点后开始每5个计时点取一个计数点，依照打点的先后顺序依次编为0、1、2、3、4、5、6，测得x1=5.18cm，x2=4.40cm，x3=3.62cm，x4=2.78cm，x5=2.00cm，x6=1.22cm.

①物体的加速度大小a=____m/s2（结果保留两位有效数字），方向为___(选填“A→B”或“B→A”).
②打点计时器打计数点3时，物体的速度大小v3=___m/s.（结果保留两位有效数字）
9．某次用打点计时器测速度的实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量这条纸带的情况如图所示，纸带上计时起点O点与刻度尺的0刻度线对齐，点A、B、C、D、E、F、G、H依次表示点O以后连续的各点．


（1）由刻度尺读出A、B、C、D、E、F、G、H各点到点O的距离，并填入下面的表格中________．
（2）计算A、B、C、D、E、F、G各点的瞬时速度，并填入表格中_________．
（3）由表格中的数据在图所示坐标系中作出v-t图像_________，并说明物体的速度随时间是如何变化的__________．

10．在“研究匀变速直线运动”的实验中。
（1）电火花计时器是使用__________（直流电,交流电）电源的仪器,当电源频率是50赫兹时每隔__________秒打一次点。
（2）根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接测得的物理量是（____）
A．时间间隔
B．位移
C．瞬时速度
D．平均速度
（3）接通电火花计时器电源和让纸带开始运动,这两个操作之间的时间顺序关系是（_____）
A．先接通电源,后让纸带运动
B．先让纸带运动,再接通电源
C．让纸带运动的同时接通电源
D．先让纸带运动或先接通电源都可以
（4）在“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,记录小车运动的纸带如图所示。

在纸带上依次选择6个实际点A、B、C、D、E、F,各相邻两点间的距离依次是2.0cm、3.0cm、4.0cm、5.0cm、6.0cm。
根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB=__________m/s,CE间的平均速度为__________m/s.
11．（1）电磁打点计时器是一种使用____________（填“直流电源”、“交流电源”）的计时仪器，它的工作电压在_____V，当电源的频率 50Hz，它每隔____________s 打一次点，使用计时器打点时，应先____________待打点计时器稳定后，再____________；
（2）某同学在做“练习使用电磁打点计时器”实验时打出的纸带如图所示，每两点之间还有四个点没有画出来，图中标在上面的数字为相邻两点间的距离，则打第 4 个计数点时纸带的速度v=____________m/s．（保留两位有效数字）

12．江湖上传说，你们都很喜欢物理，那就放一道送分题，会不会就看你们的造化了．
(1)如图1中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面问题:

①甲图是_________（填“电磁打点”或“电火花”）计时器，电源采用的是_________（填“直流电源”或“交流电源”）．工作电压为_________ V．
②乙图是_________（填“电磁打点”或“电火花”．）计时器，电源采用的是_________（填“直流电源”或“交流电源”）．工作电压为_________ V．
(2)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（_______）
A．在释放小车前，小车应靠近打点计时器
B．开始实验时应先释放小车，再接通电源
C．打点计时器连续打两个点的时间间隔由物体运动的快慢来决定
D．纸带速度越大，相邻的两个点距离越大
(3)田畾畾同学在实验室使用打点计时器做研究匀变速直线运动实验中，已知打点计时器电源频率为50Hz．
①纸带上打相邻两点的时间间隔为__________s．
②如图是田畾畾同学在做研究匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。

选取纸带上相邻的四个点ABCD，从图中读出A、B两点间距s=________cm；C点对应的速度是______m/s.
13．某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。（本题计算结果均保留3位有效数字）

（1）在实验中，使用打点计时器操作步骤应先_____再____。（选填“释放纸带”或“接通电源”）
（2）每两个计数点间还有___个点没有标出。
（3）试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10s测一次速度，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入表格中____、___、___.

（4）将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线_______。

14．一辆漏油的农用“小四轮”在平直公路上匀加速行驶，若每隔1s漏下一滴，一位同学根据漏在路面上的油滴分布，测量的数据如图所示。根据测得的数据和油滴点迹分布可知，“小四轮”正向____________ （填“左”或“右”)做加速直线运动。其中“小四轮”滴第7个油滴时的速度v7＝____________m/s， 滴第9个油滴时的速度V9＝___________m/s (后两空结果保留3位有效数字)

15．某校实验小组设计了如下实验来精确测定小车的瞬时速度。如图所示，在倾斜导轨的A处放置一光电门，并使其与计算机连接。让载有轻质挡光片宽度为的小车从P点静止下滑，A处的光电门会记录下挡光片经过A点所经历的时间改用不同宽度的挡光片重复上述实验，在原挡光片基础上贴上宽度不同黑纸片制得然后用公式计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自挡光时间内的。该小组实验数据如表

次数 挡光片挡光时间 速度
1
2
3
4
5
6

在以上实验的基础上，请继续完成下列实验任务：
根据实验数据在图上作出该实验图线_____________。
结合实验原理，推导出图线所满足的函数式___________。
根据图线所满足的函数式，求出挡光片最前端经过A点时的瞬时速度=___________。
为了提高实验精确度，实验操作中必须做到的是______
更换挡光片时应使其前沿始终处于小车上的同一位置
每次都应从轨道上同一位置由静止释放小车
实验开始前必须调整轨道倾角，平衡摩擦力
更换的挡光片宽度不能过宽，宽度越窄，越小，求出的越精确。



吉林省白山市长白县实验中学高一上学期人教版必修一第一章运动的描述 -----打点计时器实验专项练习答案
1．电磁 4—6V交流
（1）图甲是电磁打点计时器，电源采用的是4—6V交流电源；
（2）打点计时器使用的电源的频率为50Hz时，打点周期为:
。
2．0.2 0.04
(1)根据题意，遮光板通过单个光电门的短暂时间里视滑块为匀速运动，则遮光板通过第一个光电门的速度为：

(2)遮光板通过第二个光电门的速度为：

故滑块的加速度为

3．交流 0.02 0.42 0.50 0.88
电磁打点计时器是使用交流电源的计时仪器，工作电压4V～6V，当电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点．
由图可知，OE间的距离为4.20cm；
OE段的时间间隔为：
T=0.02×5=0.1s；
故平均速度

打C、E点时小车运动的速度
，
；
4．交流 0.02 CBDA
电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用交流电源；
当电源的频率是时，每隔0.02s打一次点。
实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行，即先安装打点计时器，再安装纸带，先接通开关再拖动纸带，打完后要立即关闭电源； 故步骤为CBDA．
5．0.3 0.48 加速
由平均速度的定义式:

得:
m/s
m/s
可见，小车速度变大，故判定小车做加速运动
6．A C B D 0.04 0.27 6.75 11.00 7.88
速度是单位时间内物体所通过的位移．打下纸带上相邻两点的时间间隔相等，因此物体匀速运动时，相邻两点间的距离相等，所以A、C纸带是匀速通过打点计时器的；
B纸带相邻两点间距离越来越大，则其速度越来越大，因此B纸带是越来越快地通过打点计时器的；
D纸带相邻两点间的距离先变大，后变小，说明其速度先变大后变小，因此D纸带是开始越走越快，后来又越走越慢的.
[所用电源的频率是50 Hz，则相邻两点间的时间间隔为0.02 s，从A点到B点有两段时间间隔，所以从A点通过计时器到B点通过计时器，历时0.04 s，位移为0.27 m，这段时间内纸带的平均速度为:

代入数值得平均速度为6.75 m/s．同理可得，BC段的平均速度为11.00 m/s，AD段的平均速度为7.88 m/s．
7．
0.195m/s；0.40m/s；0.61m/s；0.69m/s；0.70m/s；
0点和2点离1点最近，求出0点和2点之间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出0和6两个点的瞬时速度不便求出．然后画出图线，注意相邻计数点间的时间间隔．各段时间的平均速度作为1、2、3、4、5点的瞬时速度分别为；；；；．再以O点为坐标原点建立直角坐标系，横坐标表示时间，纵坐标表示速度，在直角坐标系中描点，然后连线得到v-t图像如图所示．

8．BD C 0.78 B→A 0.32
（1）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，故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，故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，故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，故D正确。
（2）打点计时器打点的时间间隔：

纸带上共打出N个点，则总的时间间隔是： 个，所以时间

故ABD错误， C正确。
（3）①由于从O点开始每5个点取一个计数点（打点计时器的电源频率是50Hz），所以相邻的计数点间有5个时间间隔，即T=0.1s。
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：
s4-s1=3a1T2
s5-s2=3a2T2
s6-s3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值：

代入数据解得：
a=-0.78m/s2
方向从B→A。
②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3点时小车的瞬时速度大小：
。
9．1.5、6.0、13.0、26.5、43.0、63.0、87.5、115.0 1.5、2.9、5.1、7.5、9.1、11.1、13.0 由v-t图像可知，物体的速度随时间逐渐增大，v与t之间基本上是线性关系
（1）毫米刻度尺最小刻度为1mm，估读到0.1mm，各个位置读数如下表：

（2）瞬时速度可用含有该点的一段位移内的平均速度代替，计算时所取位移的两端点离该点越近，平均速度越接近该点的瞬时速度，故


用相同的方法可求出其他点的瞬时速度：

（3）由表格中速度及对应的时刻在坐标系中描点，用一条平滑的曲线连接各点，便可得到物体的v-t图像，如图所示．

由v-t图像可知，物体的速度随时间逐渐增大，v与t之间基本上是线性关系．
10．交流 0.02 AB A 1.25 2.25
(1)电火花计时器是使用交流，当电源频率是50赫兹时每隔0.02秒打一次点。
(2)根据打点计时器打出的纸带，可以从纸带上直接测得的物理量是时间间隔和位移，故选AB；
(3)接通电火花计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是先接通电源，后让纸带运动，故选A；
(4)小车在B点的速度为

CE间的平均速度为

11．交流电源 6 0.02 接通电源 拖动纸带 1.2
（1）电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器；
它的工作电压在6V；
当电源的频率 50Hz，它每隔0.02s 打一次点；
使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再拖动纸带；
（2）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s；由图可知，3、4间的距离为x1=11.00cm=0.1100m，4、5间的距离为x2=12.90cm=0.1290m；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4点时小车的瞬时速度大小为：

12．电磁打点 交流电源 4~6 电火花 交流电源 220 AD 0.02 0.70 0.50
(1)甲图是电磁打点计时器，使用交流电源的计时仪器，工作电压4V～6V；
乙图是电火花打点计时器，工作电压是220V交流电源；
(2)A .将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，便于充分利用纸带打点;故A项正确.
B.电源启动时打点不稳定，故实验时先接通电源后释放小车；故B项错误.
C.打点计时器是使用交流电源仪器，其打点周期与交流电的周期相同，与电压、速度等无关；故C项错误.
D.由可知，打点时间一定时，纸带的速度越大，点距越大；故D正确.
(3)已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02s．
由图示刻度尺可知，其分度值为1mm，A、B两点间的距离s=1.70cm-1.00cm=0.70cm
由于做匀变速直线运动的物体在某段时间内平均速度就等于在该段时间内的中间时刻瞬时速度，
.
13．接通电源 释放纸带 4 0.400 0.479 0.560
第一二空、接通电源，释放纸带
在实验中，使用打点计时器操作步骤应先接通电源，再释放纸带。
第三空、4
每两个计数点间还有n=-1=-1=4个点没有标出。.
第四空、0.400m/s
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，
第五空、0.479m/s

第六空、0.560m/s

第七空、
将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图所示的直角坐标系中，小车的速度一时间图线如图所示：

14．右 6.48×10－2 8.64×10－2
因为车正在匀加速行驶，所以相同时间内的位移越来越大，可以判断出小车正在向右行驶；
根据纸带处理求速度方法：
同理得到
15． AB
该题运用公式计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自区域内的，来表示不同位置的瞬时速度，并作出可图，然后求出小车的加速度及通过A点的瞬时速度。所以该运动必须是同一种匀变速运动，所以小车每次必须从同一点出发。
根据实验数据在图上作出该实验图线。

设每次档光片开始挡光瞬间的速度为，挡光结束的瞬间速度为，因为，。
根据图线所满足的函数式，由图线的斜率、坐标推得时截距得挡光片最前端经过A点时的瞬时速度，
为了提高实验精确度，实验操作中必须做到的是更换挡光片时应使其前沿始终处于小车上的同一位置，每次都应从轨道上同一位置由静止释放小车。所以选AB。