《4 实验：打点计时器测速度》（同步训练）高中物理必修1-苏教版-2024-2025学年

《4实验：打点计时器测速度》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、打点计时器是物理实验中常用的测量时间的仪器，以下是关于打点计时器使用的说法，正确的是：A、打点计时器的工作电源必须使用直流电，且电压应为6V。B、打点计时器使用时，应将纸带换向装置安装在纸带的起始端。C、为了提高纸带利用率，打点计时器打点的时间间隔应尽可能的长。D、打点计时器的工作原理是利用交流电源的周期性变化，使得打点针周期性地落在纸上。2、在“实验：打点计时器测速度”中，以下操作会对实验结果产生负面影响的是：A、实验前确保打点计时器计时连续且稳定。B、实验数据记录时，记录每一小段纸带所需时间而非整段纸带的时间。C、为了提高纸带利用率，应将纸带紧绷，使打点针与纸带接触紧密。D、在计算平均速度时，应先取点迹清晰的几个点计算，然后求平均。3、在打点计时器测速度的实验中，以下哪个操作是错误的？（）A.使用交流电源为打点计时器供电B.将纸带固定在纸带上，然后将其拉过打点计时器C.在纸带上标记出打点计时器打点的时间间隔D.测量纸带上连续两点间的距离4、在打点计时器测速度的实验中，若纸带上相邻两个打点的距离为5cm，打点计时器的频率为50Hz，则纸带上相邻两个打点的时间间隔为多少？（）A.0.1sB.0.2sC.0.5sD.1s5、在使用打点计时器进行实验时，为了准确测量小车的速度，需要调整纸带与打点计时器的关系。正确的操作是：A、纸带应穿过打点计时器的限位孔B、纸带应与打点计时器的限位孔平行但不可以接触C、纸带应与打点计时器的限位孔保持一定距离D、纸带应穿过打点计时器并在限位孔之间自由移动6、在利用打点计时器测量速度的实验中，为了减小测量误差，需要对纸带上选取合适的计数点。假设纸带上打下的点数为40，为了确保测量的准确性，应每隔多少个点挑选一个计数点作为测量点？A、4B、5C、10D、207、在使用打点计时器测量物体速度的实验中，若打点计时器的频率为50Hz，从纸带上相邻两个点之间的距离为10mm，那么通过这两个点的时间间隔为（）A.0.01秒B.0.02秒C.0.1秒D.0.2秒二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下关于打点计时器测速度实验的描述，正确的是：A、打点计时器使用的是交流电源，频率为50Hz。B、打点计时器每隔0.02秒打一个点。C、实验中，纸带通过打点计时器时，点迹之间的距离越远，表示物体的速度越快。D、实验中，若纸带在开始时打点不稳定，可以忽略不计。2、在打点计时器测速度实验中，以下说法正确的是：A、实验中，为了提高纸带利用率，可以选择较宽的纸带。B、实验时，为了使纸带稳定通过打点计时器，需要轻轻拉紧纸带。C、在计算速度时，可以使用相邻两点间的距离来代表物体在这段时间内的位移。D、实验中，如果打点计时器打点不稳定，可以通过取平均点的方法来提高测量精度。3、关于使用打点计时器测速度的实验，下列说法正确的是：A、实验中必须用交流电源B、先接通电源，后释放纸带C、打点计时器应固定在接纸带端，并保持和运动方向平行D、如果打点计时器接的电流增大，所打的点会变得密集三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目内容：以下为某同学对“打点计时器测速度”实验记录的实验数据（表格中的时间间隔为连续两个位置计时点间的距离除以纸带通过相邻两个计时点时的速度）：计时点距离/cm时间间隔/s计时点110.00.10计时点220.00.20计时点330.00.30计时点440.00.40计时点550.00.50请回答以下问题：（1）该实验所用打点计时器的频率为多少Hz？（2）根据实验数据，此物体在计时段内是否做匀速直线运动？请说明理由及计算物体在此段内的平均速度。第二题实验中，使用打点计时器对一枚小石子沿直线自由落体运动进行速度测量。已知打点计时器的频率为50Hz，即每隔0.02秒打一个点。实验过程中，测得连续三个点之间的距离分别为1cm、2cm、3cm。请根据以下条件完成题目：（1）计算第一个点到第三个点的时间间隔。（2）根据测量数据计算石子的平均速度。（3）分析实验误差的来源，并提出减小误差的方法。第三题题目：在使用打点计时器测量物体运动速度的实验中，某同学在一张相片上选取了四个连续的点A、B、C、D，点与点之间的距离分别为1.25cm，1.50cm，1.75cm。第一个点A距离起点2.00cm。如果纸带运动的时间间隔是0.02s，求：1.纸带在每个时间间隔内的平均速度。2.纸带运动的加速度。答案解析：1.求每个时间间隔内的平均速度：打点计时器每隔0.02秒记录一次点的位置，因此相邻两点间的时间间隔为0.02秒。第1个时间间隔内（点A到点B），平均速度v1v第2个时间间隔内（点B到点C），平均速度v2v第3个时间间隔内（点C到点D），平均速度v3v2.求纸带的加速度：根据匀变速直线运动的加速度公式（由平均速度公式推导）：a将各个速度值代入：a第四题实验中，理想打点计时器每隔0.02秒打一个点，实验数据处理如下：点数01234位移（cm）01.02.03.04.5根据上述数据，求第4个点对应的速度，并计算平均速度。第五题题目：某实验小组利用打点计时器测量物体运动的速度，他们使用的是频率为50Hz的交流电源，打点计时器每隔0.02s打一次点。以下是他们进行实验时记录的数据：1.第1秒内，打点计时器打下了10个点；2.第2秒内，打点计时器打下了9个点；3.第3秒内，打点计时器打下了8个点。请根据以上数据，回答以下问题：（1）物体在第1秒内的平均速度是多少？（2）物体在第2秒内的平均速度是多少？（3）物体在第3秒内的平均速度是多少？（4）物体在整个3秒内的平均速度是多少？《4实验：打点计时器测速度》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、打点计时器是物理实验中常用的测量时间的仪器，以下是关于打点计时器使用的说法，正确的是：A、打点计时器的工作电源必须使用直流电，且电压应为6V。B、打点计时器使用时，应将纸带换向装置安装在纸带的起始端。C、为了提高纸带利用率，打点计时器打点的时间间隔应尽可能的长。D、打点计时器的工作原理是利用交流电源的周期性变化，使得打点针周期性地落在纸上。答案：D解析：打点计时器利用交流电源的周期性变化，使得打点针以恒定的频率打下点，因此正确答案是D。A选项中打点计时器使用的是交流电，而非直流电；B选项中换向装置一般安装在纸带的末端；C选项中打点时间间隔应适中，过短或过长都会影响实验结果的准确性。2、在“实验：打点计时器测速度”中，以下操作会对实验结果产生负面影响的是：A、实验前确保打点计时器计时连续且稳定。B、实验数据记录时，记录每一小段纸带所需时间而非整段纸带的时间。C、为了提高纸带利用率，应将纸带紧绷，使打点针与纸带接触紧密。D、在计算平均速度时，应先取点迹清晰的几个点计算，然后求平均。答案：C解析：C选项中，如果纸带紧绷过度，可能会导致打点针与纸带接触不够稳定，从而影响打点的均匀性，进而影响实验结果。因此，C选项是错误的操作。A选项确保了计时的准确性；B选项记录每小段纸带所需时间更有助于计算速度；D选项的做法是为了提高计算的平均速度的准确性。3、在打点计时器测速度的实验中，以下哪个操作是错误的？（）A.使用交流电源为打点计时器供电B.将纸带固定在纸带上，然后将其拉过打点计时器C.在纸带上标记出打点计时器打点的时间间隔D.测量纸带上连续两点间的距离答案：C解析：在打点计时器测速度的实验中，应将纸带固定在纸带上，并确保纸带在打点计时器下自由滑动。然后，通过打点计时器在纸带上打点，我们可以测量纸带上连续两点间的距离来计算速度。选项C中提到的“在纸带上标记出打点计时器打点的时间间隔”是错误的操作，因为在实验中，我们通常是通过测量纸带上的打点间距来间接计算时间间隔的。4、在打点计时器测速度的实验中，若纸带上相邻两个打点的距离为5cm，打点计时器的频率为50Hz，则纸带上相邻两个打点的时间间隔为多少？（）A.0.1sB.0.2sC.0.5sD.1s答案：A解析：在打点计时器测速度的实验中，打点计时器的频率为50Hz，意味着每秒钟打50个点。因此，相邻两个打点的时间间隔是1秒除以频率，即1s/50=0.02s。然而，题目中给出的相邻两个打点的距离是5cm，根据物理知识，我们可以使用公式s=vt来计算时间间隔，其中s是距离，v是速度，t是时间。在这个实验中，由于打点计时器是匀速运动的，所以速度v可以认为是恒定的。因此，我们可以将公式变形为t=s/v。由于打点计时器每秒钟打50个点，所以相邻两个打点的时间间隔是0.02s，因此相邻两个打点的距离是0.02s×50=1cm。然而，题目中给出的相邻两个打点的距离是5cm，这意味着在实验中打点计时器每秒钟打了5个点。因此，相邻两个打点的时间间隔是5cm/50cm/s=0.1s。所以答案是A。5、在使用打点计时器进行实验时，为了准确测量小车的速度，需要调整纸带与打点计时器的关系。正确的操作是：A、纸带应穿过打点计时器的限位孔B、纸带应与打点计时器的限位孔平行但不可以接触C、纸带应与打点计时器的限位孔保持一定距离D、纸带应穿过打点计时器并在限位孔之间自由移动答案：A解析：为了保证打点计时器能有效捕捉纸带的运动，纸带必须穿过打点计时器的限位孔，这样才能确保打点顺畅并且纸带不会因接触或偏移而产生误差。选项A是正确的。6、在利用打点计时器测量速度的实验中，为了减小测量误差，需要对纸带上选取合适的计数点。假设纸带上打下的点数为40，为了确保测量的准确性，应每隔多少个点挑选一个计数点作为测量点？A、4B、5C、10D、20答案：B解析：为了提高测量精度，通常在计算速度时选择每5个点取一个计数点，这样可以更好地反映物体运动的真实情况，并且在一定程度上减少了偶然误差的影响。选项B是正确的。7、在使用打点计时器测量物体速度的实验中，若打点计时器的频率为50Hz，从纸带上相邻两个点之间的距离为10mm，那么通过这两个点的时间间隔为（）A.0.01秒B.0.02秒C.0.1秒D.0.2秒答案：B解析：打点计时器的频率为50Hz，意味着每秒钟打50个点，因此相邻两个点的时间间隔为1/50秒，即0.02秒。因此，通过这两个点的时间间隔为0.02秒，故选B。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下关于打点计时器测速度实验的描述，正确的是：A、打点计时器使用的是交流电源，频率为50Hz。B、打点计时器每隔0.02秒打一个点。C、实验中，纸带通过打点计时器时，点迹之间的距离越远，表示物体的速度越快。D、实验中，若纸带在开始时打点不稳定，可以忽略不计。答案：A、B、C解析：打点计时器通常使用的是频率为50Hz的交流电源，因此A正确。打点计时器每隔0.02秒打一个点，所以B正确。在实验中，点迹之间的距离可以用来计算物体在不同时间间隔内的位移，从而计算速度，因此C正确。如果纸带在开始时打点不稳定，那么这些点迹可能无法准确反映物体的实际运动状态，因此D错误。故选择A、B、C。2、在打点计时器测速度实验中，以下说法正确的是：A、实验中，为了提高纸带利用率，可以选择较宽的纸带。B、实验时，为了使纸带稳定通过打点计时器，需要轻轻拉紧纸带。C、在计算速度时，可以使用相邻两点间的距离来代表物体在这段时间内的位移。D、实验中，如果打点计时器打点不稳定，可以通过取平均点的方法来提高测量精度。答案：B、C、D解析：选择较宽的纸带不会直接影响实验结果，主要是为了方便观察点迹，所以A错误。轻轻拉紧纸带可以确保纸带稳定通过打点计时器，从而保证实验的准确性，因此B正确。计算速度时，相邻两点间的距离可以用来代表物体在这段时间内的位移，因此C正确。如果打点计时器打点不稳定，可以通过取平均点的方法来减少误差，提高测量精度，所以D正确。故选择B、C、D。3、关于使用打点计时器测速度的实验，下列说法正确的是：A、实验中必须用交流电源B、先接通电源，后释放纸带C、打点计时器应固定在接纸带端，并保持和运动方向平行D、如果打点计时器接的电流增大，所打的点会变得密集答案：BC解析：A、此选项错误，虽然打点计时器常用于交流电源，但在特殊情况下也可以用直流电源，取决于具体的实验要求和条件。B、此选项正确，确保打点计时器在纸带通过时开始工作，能得到更为精确的数据。C、此选项正确，确保纸带在运动过程中不受侧向力的影响，使得计时器能正常记录时间。D、此选项错误，如果打点计时器的电流增大，不会直接影响所打点的密度。点的密度主要取决于纸带移动的速度，而不是电源电流的大小。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题题目内容：以下为某同学对“打点计时器测速度”实验记录的实验数据（表格中的时间间隔为连续两个位置计时点间的距离除以纸带通过相邻两个计时点时的速度）：计时点距离/cm时间间隔/s计时点110.00.10计时点220.00.20计时点330.00.30计时点440.00.40计时点550.00.50请回答以下问题：（1）该实验所用打点计时器的频率为多少Hz？（2）根据实验数据，此物体在计时段内是否做匀速直线运动？请说明理由及计算物体在此段内的平均速度。答案：（1）根据实验数据中的“时间间隔”可知，打点计时器每秒打点的次数为10次。因此，该实验所用打点计时器的频率为10Hz。（2）从实验数据可以看出，物体在计时段内的每两个相邻计时点之间的距离逐渐增大，而时间间隔也在逐渐增大。这说明物体在此段内的速度是逐渐加快的，即物体做的是非匀速直线运动。物体在此段内的平均速度可以通过计算总距离与总时间间隔之比得出。总距离=10.0cm+20.0cm+30.0cm+40.0cm+50.0cm=150.0cm总时间间隔=0.10s+0.20s+0.30s+0.40s+0.50s=1.50s平均速度=总距离/总时间间隔=150.0cm/1.50s=100.0cm/s=1.00m/s解析：（1）根据打点计时器的计时原理，我们知道打点计时器每过0.1秒打一个点，所以打点计时器的频率是每秒打点次数，即10Hz。（2）通过观察实验数据中的“时间间隔”和“距离”，我们可以发现物体在计时段内的速度是在逐渐增大的，因此物体做的是非匀速直线运动。根据实验数据计算出的平均速度为1.00m/s。第二题实验中，使用打点计时器对一枚小石子沿直线自由落体运动进行速度测量。已知打点计时器的频率为50Hz，即每隔0.02秒打一个点。实验过程中，测得连续三个点之间的距离分别为1cm、2cm、3cm。请根据以下条件完成题目：（1）计算第一个点到第三个点的时间间隔。（2）根据测量数据计算石子的平均速度。（3）分析实验误差的来源，并提出减小误差的方法。答案：（1）第一个点到第三个点的时间间隔为0.06秒。解析：第一个点到第二个点的时间间隔为0.02秒，第二个点到第三个点的时间间隔为0.02秒，因此两个时间间隔之和为0.06秒。（2）石子的平均速度为5cm/s。解析：根据自由落体运动的规律，第三个点与第一个点之间的距离为1cm+2cm+3cm=6cm，时间间隔为0.06秒。平均速度等于两点之间的距离除以时间间隔，即5cm/s。（3）实验误差的来源主要有以下几点：①打点计时器频率不准确，导致每个点的时间间隔有微小的误差。②摄像机拍摄过程中，小石子的位置可能在打点计时器出发点之后，导致实际测量时间偏大。③测量误差，如使用刻度尺量取距离时，读数不准确。减小误差的方法如下：①标准化打点计时器频率，确保其准确性。②在实验过程中尽量减小摄像机的移动，避免摄像机震动导致石子位置测量偏大。③加强对实验数据的监控，对数据进行合理处理和分析，减小测量误差对实验结果的影响。第三题题目：在使用打点计时器测量物体运动速度的实验中，某同学在一张相片上选取了四个连续的点A、B、C、D，点与点之间的距离分别为1.25cm，1.50cm，1.75cm。第一个点A距离起点2.00cm。如果纸带运动的时间间隔是0.02s，求：1.纸带在每个时间间隔内的平均速度。2.纸带运动的加速度。答案解析：1.求每个时间间隔内的平均速度：打点计时器每隔0.02秒记录一次点的位置，因此相邻两点间的时间间隔为0.02秒。第1个时间间隔内（点A到点B），平均速度v1v第2个时间间隔内（点B到点C），平均速度v2v第3个时间间隔内（点C到点D），平均速度v3v2.求纸带的加速度：根据匀变速直线运动的加速度公式（由平均速度公式推导）：a将各个速度值代入：a答案：1.纸带在每个时间间隔内的平均速度分别为：0.625m/s、0.75m/s、0.875m/s。2.纸带运动的加速度为6.25m/s²。第四题实验中，理想打点计时器每隔0.02秒打一个点，实验数据处理如下：点数01234位移（cm）01.02.03.04.5根据上述数据，求第4个点对应的速度，并计算平均速度。答案：第4个点对应的速度为：v=(位移差)/(时间差)v=(4.5cm-3.0cm)/(0.02s)v=1.5/0.02v=75cm/s=0.75m/s平均速度为：v̄=(位移差)/(时间差)v̄=(位移总和)/(时间总和)v̄=(4.5cm-0cm)/(0.02s*5)v̄=4.5cm/0.1sv̄=45cm/s=0.45m/s解析：1.首先求出第4个点对应的速度v。由题目给出的数据可知，从第1个点到第4个点的位移差为4.5cm-3.0cm=1.5cm，对应的时间差为3*0.02s=0.06s，因此第4个点对应的速度v=(位移差)/(时间差)=1.5cm/0.06s=0.75m/s。2.其次计算平均速度v̄。根据打点计时器实验原理，从第0个点到第4个点总时间为4*0.02s=0.08s，总位移为4.5cm。因此平均速度