人教版物理必修一1.4实验：用打点计时器测速度同步训练（含解析）

人教版物理必修一1.4实验：用打点计时器测速度同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．用打点计时器研究物体运动时，接通电源和让纸带随物体开始运动，这两个操作的时间关系应当是(
)
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．先释放纸带或先接通电源都可以
2．采取下列哪些措施，有利于减小纸带因受到的摩擦而产生的误差_______
A．改用直流6V的电源
B．电源电压越低越好
C．用平整的纸带，不用皱折的纸带
D．纸带是否歪斜对实验无影响
3．一位同学在用打点计时器做实验时，纸带上打出的不是圆点，而是如图所示的一些短线，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
4．利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况．如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感器记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光．每当工件档住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2m，则下述说法正确的是（　　）
A．该传送带每小时输送1800个工件
B．该传送带每小时输送7200个工件
C．传送带运动的速度是0.2m/s
D．传送带运动的速度是0.1m/s
5．关于用打点计时器打出的纸带上的点迹，下列说法中错误的是(　　)
A．点迹记录了物体运动的时间
B．点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况
C．点迹在纸带上的分布情况反映了物体的机械能
D．点迹记录了物体在不同时刻的位置
6．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到无需测量的物理量是(　　)
A．时间间隔
B．位移
C．平均速度
D．瞬时速度
7．如图所示，甲、乙为实验室常用的计时器，下列说法正确的是
A．甲为电磁打点计时器
B．乙为电火花计时器
C．甲使用交流电源，工作电压为220
V
D．乙使用交流电源，工作电压为220
V
8．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt.测得遮光条的宽度为x，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使更接近瞬时速度，正确的措施是_____
A．换用宽度更窄的遮光条
B．提高测量遮光条宽度的精确度
C．使滑块的释放点更靠近光电门
D．增大气垫导轨与水平面的夹角
9．如图所示，你左手拿一停表，右手拿一画笔，在同伴沿直线牵动纸带的同时，用画笔在纸带上点下一个个点，这样，就做成了一台“打点计时器”．为了提高该计时器的准确性，应尽量
A．让同伴匀速拉动纸带
B．使打点节奏保持均匀不变
C．使打点时间间隔接近于0.02
s
D．使打点节奏随同伴拉动纸带速度的增大而加快
10．如图所示，在气垫导轨上安装有两个光电门A、B，A、B间距离为．为了研究滑块的运动情况，在滑块上安装了一宽度为的遮光条．现让滑块依次通过光电门A、B，并记录了遮光条通过两光电门A、B的时间分别为0.010
s、0.005
s，滑块从光电门A到B的时间为0.200
s．则下列说法正确的是（
）
A．滑块经过A的速度为1
cm/s
B．滑块经过B的速度为2
cm/s
C．滑块在A、B间的平均速度为1.5
m/s
D．滑块在A、B间的平均速度为3
m/s
二、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）
11．关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁打点计时器使用的是4V~6V的直流电源
B．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
C．在使用打点计时器时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
D．纸带上打的点越密，说明物体运动的越慢
12．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是(　　)
A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
B．使小车运动的加速度尽量小些
C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D．选用各处平整程度、光滑程度不相同的长木板做实验
13．下列是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤,请将有错误的操作选择出来(
)
A．把打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸片套在定位轴上,并压在纸带下面
B．把打点计时器的两个接线柱分别接上导线,与6
V以下低压交流电源相连
C．用手水平地牵动纸带,然后打开电源开关
D．取下纸带,用刻度尺测量某两个计时点间的距离,计算时间间隔t,用公式计算出纸带在此过程中运动的平均速度
14．小明以同一个打点计时器在固定频率下，测量小车拉动纸带甲、乙、丙、丁的运动速度，每次小车都是自右向左运动，四段纸带的长度都相同．则下列叙述哪些是正确的（
）
A．纸带甲打点均匀，表示小车的速度一定
B．纸带乙显示的平均速度最大
C．纸带丙表示小车的速度越来越小
D．纸带丁表示小车的速度越来越大
三、实验探究题
15．(1)打点计时器接______（填交流、直流）电源，当频率是50Hz时，打点计时器每隔____秒打一个点。
(2)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是______。
A．时间间隔
B．位移
C．平均速度
D．瞬时速度
(3)关于打点计时器的使用说法正确的是______。
A．电磁打点计时器使用的是10V以下的直流电源
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动的越快
(4)在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，如图所示，是小车拖动纸带用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为我们在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，试求BD过程的平均速度vBD=______m/s；（结果保留两位有效数字）
16．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______________________________________________。
四、综合计算题（要求写出必要的计算过程）
17．某同学用电磁打点计时器研究手拉纸带的运动情况，得到的纸带如图所示，他在纸带上找出连续的6个点，分别标记上A、B、C、D、E、F，并用直尺量出两个相邻点间的距离x1、x2、x3、x4、x5，数据见下表．
(电磁打点计时器使用50
Hz低压交流电源)
x1/cm
x2/cm
x3/cm
x4/cm
x5/cm
3.75
4.50
5.12
4.65
4.12
(1)根据这些数据，运用你学过的知识，求出纸带在A、E段运动时的平均速度．
(2)求出打B点时纸带运动的瞬时速度的最合理值．
18．一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图所示．纸带上有七个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50
Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米(计算结果到小数点后两位)．
(1)计算0～6点之间的平均速度；
(2)打点计时器打计数点4时小车的瞬时速度接近多少？
(3)若电源频率低于50
Hz时，如果仍按50
Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？
参考答案
1．A
【解析】
开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打更多的点，故A正确，BCD错误；故选A.
2．C
【解析】
了解打点计时器的工作电压、工作原理，掌握基本仪器的使用即可正确解答．
打点计时器使用的电源交流电源，故A错误．电源电压偏低会使得打出的点迹不够清晰．故B错误．用平整的纸带，不用皱折的纸带，皱折的纸带和计时器的摩擦阻力较大，故C正确．纸带理顺推平，不让它卷曲、歪斜．故D错误．故选C．
3．D
【解析】
试题分析：若打点计时器接在直流电源上，打点计时器不打点，故A错误；点痕的轻重和电源电压不稳有关，电源电压不稳不会导致短线，B错误；电源频率不稳，只会影响打点的时间间隔，不会影响点的形状，不会造成短线，故C错误；打点针压得过紧，振针和纸带接触时间过长，可能造成短线，故D正确．
考点：考查了打点计时器的使用
【名师点睛】解决该题要掌握打点计时器的工作原理．打点计时器使用交流电源，电压不稳影响点痕的轻重，电源频率不稳会影响打点的时间间隔，打点针压得过紧影响点的形状．
4．C
【解析】
两个物件间的距离为0.2m，相邻两个物件需要1s的时间，故速度为，该传送带每小时输送3600个工件，
故选C
做本题的关键是能看懂图像，能从题中找出相应的信息
5．C
【解析】
A.
打点计时器打出的纸带上的点迹，每段间隔都对应打点周期，因此可以记录运动时间，故A不符合题意；
B.根据打点计时器打出的纸带上的点迹的疏密程度，可以反映物体运动的情况，故B不符合题意；
C.
打点计时器打出的纸带上的点迹不能直观反映能量的问题，故C符合题意；
D.
打点计时器打出的纸带上的点迹记录物体在相同时间间隔不同时刻的位置，故D不符合题意。
6．A
【解析】
A．时间间隔可以通过数纸带上所打点的个数得出，故A正确；
B．位移需利用刻度尺测量纸带上所打点间的距离而得出，故B错误；
CD．平均速度和瞬时速度都是依据实验测量数据通过计算而得出的，故C、D错误；
故选A。
7．C
【解析】
图甲为电火花打点计时器，工作电压为交流电压220V，图乙为电磁打点计时器，工作电压为交流电压4-6V，故C正确，ABD错误；
故选C。
8．A
【解析】
极短时间内的平均速度表示瞬时速度；即换用宽度更窄的遮光条，通过光电门的时间更短，更接近瞬时速度，故A正确；
9．B
【解析】
为了做成“打点计时器”应让两点间的时间间隔相等，即使打点节奏保持均匀不变，但没有必要使时间为0.02s；同时拉动纸带的速度不会影响打点周期；
A.
让同伴匀速拉动纸带与分析不符，故A错误；
B.
使打点节奏保持均匀不变与分析相符，故B正确；
C.
使打点时间间隔接近于0.02
s与分析不符，故C错误；
D.
使打点节奏随同伴拉动纸带速度的增大而加快与分析不符，故D错误．
10．C
【解析】
A.滑块经过A时的速度:
m/s
A错误；
B.滑块经过B时的速度:
m/s
B错误；
CD.滑块在A、B间的平均速度为:
m/s
C正确，D错误．
11．BD
【解析】
A．不管是电磁打点计时器还是电火花打点计时器，都要用交流电，电磁打点计时器使用的是4V~6V的交流电源，A错误；
B．打点的时间间隔就是交流电的周期，由周期与频率的关系可知，电源频率越高，打点的时间间隔就越小，B正确；
C．在使用打点计时器时，先接通打点计时器的电源，打点稳定后再让物体运动，C错误；
D．打点时间间隔相同，纸带上打的点越密，即相同时间内位移越小，说明物体运动的越慢，D正确。
故选BD。
12．AC
【解析】
A、选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A正确．
B、在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点子很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的加速度略大一些较好，B错误．
C、为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集甚至分辨不清的点是必要的，因此C正确．
D、如果实验中所用长木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差的增大，因此在实验前对所用长木板进行挑选、检查是必要的，所以D错误．
故选AC.
13．AC
【解析】
A：把打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上，并压在纸带上面．故A项错误．
B：把电磁打点计时器的两个接线柱分别接上导线，与6
V以下低压交流电源相连．故B项正确．
C：先打开电源开关，然后用手水平地牵动纸带．故C项错误．
D：取下纸带，用刻度尺测量某两个计时点间的距离，计算时间间隔t，用公式可计算出纸带在此过程中运动的平均速度．故D项正确．
本题选错误的，答案是AC．
14．AB
【解析】
纸带甲中相邻的计时点的距离相等．所以表示车子的运动是匀速的，速度一定，A正确；四段纸带的长度都相同．其中纸带乙花费的时间最少，所以纸带乙显示的平均速度最大，B正确；纸带丙相邻的计时点的距离增大，所以表示的小车的运动速度增大，C错误；纸带丁相邻的计时点的距离减小，所以示的小车的运动速度减小，D错误．
15．交流
0.02
AB
C
0.21
【解析】
(1)[1][2]打点计时器所用电源为交流电，频率为50Hz，周期为0.02s，打点计时器每隔0.02s打一个点；
(2)[3]电磁打点计时器在随物体一起运动的纸带上每隔0.02s打下一个点，点的间隔就反映了物体的位置变化情况，所用可以从纸带上直接得到位移；通过数点的多少可以得到运动的时间间隔。平均速度和瞬时速度都不能直接得到，故选AB；
(3)[4]A．电磁打点计时器使用的是低压交流电，A错误；
B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，打点稳定后，再让物体运动，B错误；
C．使用的电源频率越高，周期越小，打点的时间间隔就越小，C正确；
D．纸带上打的点越密，说明相同时间内物体的位移越小，物体运动的越慢，D错误。
故选C。
(4)[5]BD段的平均速度为
16．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
【解析】
(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。
17．(1)2.25
m/s
(2)2.06
m/s
【解析】
根据计算纸带在AE段运动时的平均速度，由纸带运动情况可知纸带做变速运动，则打B点时纸带的瞬时速度最接近于AC段的平均速度；
解：（1）根据
代入解得
（2）由纸带运动情况可知纸带做变速运动，则打B点时纸带的瞬时速度最接近于AC段的平均速度
代入解得
18．(1)0.68
m/s　(2)0.83
m/s　(3)偏大
【解析】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，电源频率低于50赫兹时，则打点周期大于0.02s
解：(1)0～6点间的平均速度为：
(2)当打点计时器打计数点4时，小车的瞬时速度应当最接近于计数点3和5点间的平均速度，则
(3)当交流电的频率为50
Hz时，打点计时器每隔0.02
s打一个点，当交流电的频率低于50
Hz时，打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02
s，即t时间内的位移我们用0.02
s的位移计算，因此测出的速度将比真实值偏大．