高中人教版物理必修一课时分层作业1-4实验用打点计时器测速度

课时分层作业四实验:用打点计时器测速度(25分钟50分)1.(7分)(2019·宁德高一检测)下列关于选取计数点的说法中,不正确的是 ()A.用计数点进行测量计算,既方便又可减小误差B.相邻计数点间的时间间隔应是相等的C.计数点是从计时器打出的实际点中选出来的,相邻计数点间点痕的个数相等D.相邻计数点间的距离应当是相等的【解析】选D。每隔相同的点选一个记数点进行测量计算,由于记数点之间的距离较大,因此有助于减小偶然误差,便于测量,故A正确;在选择计数点时,要每隔相同的点选择一个计数点,因此时间间隔是相同的,故B正确;由于计数点之间的时间间隔是相同的,因此相邻计数点间点痕的个数相等,故C正确;在选取计数点时,时间间隔是相同的,由于物体运动过程中速度大小可能发生变化,因此其计数点之间的距离不一定相等,故D错误。【补偿训练】(多选)对以下实验、仪器描述正确的是()A.电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源B.测量研究小车瞬时速度的实验中,为防止开始时纸带上点迹过于密集,要先使小车运动,再给打点计时器通电C.频闪照片中,某一段物体成像较密集,说明这一阶段运动相对较快D.气垫导轨的优点:使滑块与导轨间有一薄薄的空气层,大大减小了滑块运动中所受的阻力【解析】选A、D。打点计时器使用的都是交流电源,选项A正确;实验时,应该先接通电源后释放小车,选项B错误;点越密集,速度越慢,选项C错误;根据气垫导轨的特点,选项D正确。【总结提升】电磁打点计时器(1)电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间内位移的仪器。它使用交流电源,由学生电源供电,工作电压为6V以下。当电源的频率为50Hz时,它每隔0.02s打一个点。(2)工作原理:它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器,连接4～6V的低压交流电源,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便上下振动,位于振片一端的振针也跟着上下振动而打点,这时,如果纸带运动,振针就会在纸带上打出一系列的点。当交流电源的频率为50Hz时,它每隔0.02s打一次点,即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔为0.02s。2.(6分)(多选)以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤,其中正确的操作是 ()A.把打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过限位孔,把复写纸片套在定位轴上,并压在纸带上面B.把打点计时器的两个接线柱分别接上导线,与4～6V低压交流电源相连C.用手水平地拉动纸带,然后打开电源开关D.取下纸带,用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0,用公式v=QUOTE计算纸带运动的平均速度【解析】选A、B、D。复写纸应在纸带上面,A正确;电磁打点计时器使用6V以下的交流电,B正确;应该先接通电源,后拉动纸带,C错误;D项是测平均速度的一种常用方法。故正确答案为A、B、D。3.(6分)(多选)在“使用打点计时器测速度”的实验中,除电源、纸带外,还需选用的仪器是 ()A.停表 B.刻度尺C.速度计 D.打点计时器【解析】选B、D。由打点计时器在纸带上打下的点的间隔数可知任意两点间的时间间隔,故不需要停表,再利用刻度尺测出两点间的位移就可进一步求出平均速度,故不需要速度计。4.(7分)(2019·池州高一检测)电火花打点计时器是一种使用______电源的计时仪器,它的工作电压为______V,当电源频率为50Hz时,每隔______s打一个点;实验中在使用电磁打点计时器时,应将纸带穿过______,复写纸套在定位轴上,并要放在纸带的______(选填“上面”还是“下面”);处理纸带时,每隔3个点选一个计数点,则相邻两个计数点之间的时间间隔是______s。如果用它测量时,实验者不知工作电压的频率变成了60Hz,仍按50Hz的频率计算两点之间的平均速度时,这样算出的速度值与物体速度的真实值相比是______(选填“偏大”还是“偏小”)。

【解析】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它的工作电压是4～6V,电火花打点计时器的工作电压为220V,当电源的频率是50Hz时,它每隔0.02s打一次点。使用电磁打点计时器时,应将纸带穿过限位孔,复写纸套在定位轴上,并要放在纸带的上面。仪器安装好后,让纸带运动之前应先将打点计时器的电源开关接通。如果纸带上打下4个点,则记录的时间是t=0.02×4s=0.08s;用它实验时,实验者不知工作电压的频率变为60Hz,实际打点周期将变小,而进行计算时,仍然用时间间隔还是按照0.02s计算,因此这样算出的速度值与物体速度的真实值相比是偏小。答案:交流2200.02限位孔上面0.08偏小【补偿训练】目前实验室用的打点计时器有电磁打点计时器和________计时器两种,它们的原理基本一样,所接电源均为频率为50Hz的电源,每隔____s打一次点。其中电磁打点计时器使用的是________(选填“交流”或“直流”)________(填电压大小)的电源。

【解析】打点计时器有电火花打点计时器和电磁打点计时器,都是一种使用交流电源的计时仪器,实验室中计时器的交流电源的频率为50Hz,则计时器将每隔0.02s打一次点。答案:电火花0.02交流4～6V5.(8分)如图所示是某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后(电源频率为50Hz)得到的纸带,从A点通过计时器到D点通过计时器历时______s,位移为______m,这段时间内的平均速度为______m/s,BC段的平均速度为______m/s,F点的瞬时速度可以粗略地认为是______m/s,手做______(选填“匀速”或“变速”)运动。

【解析】从A到D共有5个时间间隔,tAD=5×0.02s=0.1s,位移为x=1.20cm+1.60cm+2.20cm+1.40cm+1.20cm=7.60cm=0.076m,QUOTE=QUOTE=QUOTE=0.76m/s,QUOTE=QUOTE=QUOTE=0.95m/s,F点的瞬时速度可以粗略地认为等于BC段的平均速度,即vF=QUOTE=0.95m/s,由于相邻两点间的距离不相等,所以手做变速运动。答案:0.10.0760.760.950.95变速【补偿训练】用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车速度,某次实验中得到一条纸带,如图所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个计数点,分别标明0、1、2、3、4…,量得0与1两点间距离x1=30mm,3与4两点间距离x2=48mm,则小车在0与1两点间平均速度为______m/s,在3与4两点间平均速度为______m/s。

【解析】0、1两点间的平均速度v1=QUOTE=QUOTEm/s=0.3m/s,3、4两点间的平均速度v2=QUOTE=QUOTEm/s=0.48m/s。答案:0.30.486.(8分)(2019·宜昌高一检测)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________(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。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)

【解析】电火花计时器是使用交流电源的计时仪器,当电源的频率为50Hz时,它每隔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。答案:交流0.02CBDA【补偿训练】如图为某次实验时打出的纸带,打点计时器每隔0.02s打一个点,图中O点为第一个点,A、B、C、D为每隔两个间隔选定的计数点。根据图中标出的数据,打A、D点时间内纸带的平均速度有多大?打B点时纸带的瞬时速度有多大?计算的依据是什么?你能算出打O、D点时间内纸带的平均速度吗?为什么?【解析】根据平均速度和瞬时速度的定义式求解。AD段的平均速度QUOTE=QUOTE=QUOTEcm/s=231.25cm/s。当时间间隔很短时,可以用平均速度代替瞬时速度,故B点的瞬时速度vB=QUOTE=QUOTEcm/s=212.50cm/s。无法算出OD段的平均速度,因为不知道O、D间有多少个点,不知道OD段的时间间隔。答案:见解析7.(8分)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50Hz,相邻计数点之间的距离已标在图中,单位是厘米。(1)计算0～6点之间的平均速度。(2)打点计时器打4点时小车的瞬时速度接近多少?【解题指南】注意计数点与计时点之间的区别,计时点是打点计时器实