2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第04講 練習(xí)使用打點計時器 研究勻變速直線運動（測）.doc

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第04講 練習(xí)使用打點計時器 研究勻變速直線運動——測 【滿分：110分 時間：90分鐘】 一、實驗題(本大題共10小題，每小題11分，共110分。) 1．某實驗小組采用如圖甲所示的實驗裝置探究小車做勻變速直線運動的規(guī)律，打點計時器工作頻率為50Hz．圖乙是實驗中得到的一條較理想的紙帶，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.10s． 通過計算已經(jīng)得出了打下B、C、D四個點時小車的瞬時速度，以A點為計時起點，通過描點連線得到了如圖丙所示的圖象．試分析下列問題： （1）打點計時器打E點時小車的瞬時速度vE=_____m/s．（保留三位有效數(shù)字） （2）小車運動的加速度為a=_____m/s2．（保留兩位有效數(shù)字） （3）打點計時器打下A點時的速度為vA=_____m/s． 【答案】 0.640 0.80 0.320 （3）根據(jù)速度公式vE=vA+at； 解得：vA=vE﹣at=0.640﹣0.800.4=0.320m/s； 2．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中： （1）除打點計時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、一端附有滑輪的長木板、細繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有_____．（填選項代號） A．電壓合適的50Hz交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 （2）實驗過程中，下列做法正確的是_____． A．先接通電源，再使紙帶運動 B．先使紙帶運動，再接通電源 C．將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處 D．將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處 （3）在實驗中：某同學(xué)用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E共5個計數(shù)點．測得計數(shù)點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有四個點未畫出來． ①每兩個相鄰的計數(shù)點的時間間隔為_____s． ②試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度，則vD=_______m/s，vC=________m/s，vB=________m/s．選擇合適的單位長度，在下圖所示的坐標系中作出小車的v﹣t圖線_________，并根據(jù)圖線求出a=_____m/s2．（所有結(jié)果保留3位有效數(shù)字） ③將圖線延長與縱軸相交，交點的物理意義是______________． 【答案】 AC AD 0.1 0.390 0.264 0.138 1.26m/s2 零時刻經(jīng)過A點的速度大?。? （3）①由于相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，得： ，同理： ， ②作圖時注意，盡量使描繪的點落在直線上，若不能落地直線上，盡量讓其分布在直線兩側(cè)． 利用求得的數(shù)值作出小車的v-t圖線（以打A點時開始記時），并根據(jù)圖線求出小車運動的加速度 ③將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標是零時刻的速度大小是，此速度的物理意義是零時刻經(jīng)過A點的速度大?。? 3．如圖所示是三個涉及紙帶和打點計時器(所接電源皆為50 Hz交流電)的實驗裝置圖。 （1）三個實驗裝置中，摩擦力對實驗結(jié)果沒有影響的是________； A．甲 B．乙 C．丙 （2）如果操作都正確，則通過裝置________(填“甲”、“乙”或“丙”)可打出圖中的紙帶________(填“①”或“②”)； （3）任選一條紙帶求出e、f兩點間的平均速度大小為________m/s。 【答案】 A 2 乙 1.30 【解析】試題分析：在研究勻變速直線運動的實驗中，只要受到恒定的力的作用，得到的加速度的大小就是恒定的，沒錯實驗受到的摩擦力大小恒定，對結(jié)果沒有影響，但是在另外的兩個實驗中沒次實驗的時候作用力變化，摩擦力的影響不能消除．在研究功和速度的關(guān)系的實驗中，得到的紙帶是先加速后勻速的， （3）紙帶是ef間的距離為2.7cm=0.026m，時間為0.02s，所以平均速度大小為． 4．我校高一同學(xué)在做“練習(xí)使用打點計時器”實驗中使用的打點計時器電火花打點計時器，打點計時器是一種計時儀器，其電源頻率為50Hz． (1)使用的電壓是________V的_________（選填“直流電”或“交流電”），它每隔______ s打一個點． (2)接通打點計時器電源和讓紙帶開始運動，這兩個操作之間的時間順序關(guān)系是________ A.先接通電源，再讓紙帶運動 B.先讓紙帶運動，再接通電源 C.讓紙帶運動的同時接通電源 D.先讓紙帶運動或先接通電源都可以 (3)實驗時某位同學(xué)利用小車做勻加速運動打出的紙帶如圖所示，每兩個計數(shù)點之間還有四個計時點沒有畫出來，圖中上面的數(shù)字為相鄰兩個計數(shù)點間的距離． ①小車做勻加速直線運動的加速度a=_______m/s2．（保留三位有效數(shù)字） ②打第4個計數(shù)點時紙帶的速度v4=________m/s．（保留三位有效數(shù)字） 【答案】 220V 交流電 0.02s A 2.02m/s2 1.21m/s 【解析】（1）常用的電火花計時器使用的是交流電220V，其電源頻率為50Hz，它們是每隔0.02s打一個點． （2）開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后釋放紙帶讓紙帶（隨物體）開始運動，如果先放開紙 點睛:對于基本儀器的使用和工作原理，我們不僅從理論上學(xué)習(xí)它，還要從實踐上去了解它，自己動手去做做，以加強基本儀器的了解和使用．解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運動兩個重要推論的運用．注意有效數(shù)字的保留． 5．某同學(xué)用如圖所示裝置測量重力加速度g,所用交流電頻率為50 Hz。在所選紙帶上取某點為0號計數(shù)點，然后每3個點取一個計數(shù)點，所以測量數(shù)據(jù)及其標記符號如下所示。 該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計數(shù)點的時間間隔)： 方法A：由 ……，取平均值g=8.667 m/s2; 方法B：由 取平均值g=8.673 m/s2。 從數(shù)據(jù)處理方法看，選擇方法________（A或B）更合理，這樣可以減少實驗的________(系統(tǒng)或偶然)誤差。本實驗誤差的主要來源_________________________ （試舉出兩條）。 【答案】 B 偶然 阻力、測量 利用上了六個數(shù)據(jù)，S1、S2、S3、S4、S5、S6利用數(shù)據(jù)越多，可以盡量避免偶然誤差，合理的是方法B；本實驗誤差的主要來源空氣的阻力，打點計時器與紙帶的摩擦，測量等等。 6．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置來測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要操作步驟如下： ①安裝實驗器材，調(diào)節(jié)試管夾(小鐵球)、光電門和紙杯在同一豎直線上； ②打開試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計時器記錄小鐵球在兩個光電門間的運動時間t，并用刻度尺(圖上未畫出)測量出兩個光電門之間的高度h，計算出小鐵球通過兩光電門間的平均速度v； ③保持光電門1的位置不變，改變光電門2的位置，重復(fù)②的操作，測出多組(h，t)，計算出對應(yīng)的平均速度； ④畫出v－t圖象． 請根據(jù)實驗，回答如下問題： (1)設(shè)小鐵球到達光電門1時的速度為v0，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.則小鐵球通過兩光電門間的平均速度v的表達式為________．(用v0、g和t表示) (2)實驗測得的數(shù)據(jù)如下表：請在圖中畫出v－t圖象． (3)根據(jù)v－t圖象，可以求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝__________ m/s2，小球通過光電門1時的速度為__________ m/s.(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 【答案】 9.7，1.10 （3）小鐵球通過兩光電門間平均速度v的表達式為：，所以v-t圖象的斜率表示，所以當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=2k=9.7m/s2，根據(jù)v-t圖象得出v0=1.10m/s，即小球通過光電門1時的速度為1.10m/s。 7．某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。實驗時，保持桌面水平，先用功率恒定的電動馬達牽引著小車由靜止開始加速一段時間。再關(guān)閉馬達，讓小車在桌面上自由運動至靜止。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每內(nèi)共滴下46個小水滴，且開始計時時滴下的小水滴計為第1滴。） （1）根據(jù)圖（b）的數(shù)據(jù)可判斷出此過程中滴下的水滴是小車在_________________時留下的（填“馬達牽引著加速”或“關(guān)閉馬達后在桌面上減速”）。還由圖（b）可知，小車在桌面上是___________（填“從右向左”或“從左向右”）運動的。 （2）小車運動到圖（b）中A點時的速度大小約為__________。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字） 【答案】 關(guān)閉馬達后在桌面上減速； 從右向左； 0.24 在圖（b）中從右向左依次定義三個水滴A、B和C，則可求出滴C水滴時小車的速度 從A點運動到C點的過程中， ，解得。 點晴：注意相鄰水滴的時間間隔的計算，46滴水有45個間隔，速度和加速度的計算，注意單位、有效數(shù)字的要求。 8．某同學(xué)利用打點計時器測量小車做勻變速直線運動的加速度。實驗器材有：電磁打點計時器、一端附有滑輪的長木板，小車、紙帶、細線、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙片等。 (1)該同學(xué)在實驗桌上安裝好所需的器材后(如圖所示)準備進行實驗，下面操作必須要的是___________ A.把附有滑輪的長木板的一端適當(dāng)墊高，以平衡小車運動過程中所受的摩擦力 B.調(diào)節(jié)拉小車的細線使細線與長木板板面平行 C.拉小車運動的鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 D.實驗時，先釋放小車，再接通電源 (2)該同學(xué)在得到的紙帶上選取七個計數(shù)點(相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出)，如圖所示，圖中s1=4.81cm，s2=5.29cm，s3=5.76cm，s4=6.25cm，s5=6.71cm，s6=7.21cm。已知電源頻率為50Hz，則加速度的大小為___________m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 【答案】 B 0.48 使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故D錯誤；故選B． （2）根據(jù)s4?s1=3 a1T2 ；s5?s2=3 a2T2；s6?s3=3 a3T2 得加速度大小為： 點睛：解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運動推論的運用，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用． 9．物理小組在一次探究活動中，測量滑塊做勻加速直線運動的加速度和某時刻的瞬時速度，實驗裝置如圖1，一木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與穿過電火花打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接．打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做加速運動，在紙帶上打出一系列小點． （1）結(jié)合本次實驗，下列說法正確的是：__ A．電火花打點計時器使用220V交流電源 B．電火花打點計時器每隔0.02s打一個點 C．實驗中應(yīng)先釋放滑塊再打點 D．滑塊應(yīng)靠近打點計時器開始釋放 E．紙帶放在墨粉盤的上面 （2）圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖2所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)確定滑塊加速度a=__m/s2，紙帶上“4”點的瞬時速度v4=__m/s（結(jié)果小數(shù)點后保留兩位）． 【答案】 ABD 0.49 0.31 計數(shù)點4的瞬時速度。 點睛：解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會根據(jù)紙帶求解瞬時速度和加速度，主要是勻變速直線運動推論的運用。 10．某同學(xué)用圖所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動．實驗步驟如下： a．安裝好實驗器材． b．接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動，重復(fù)幾次．選出一條點跡比較清晰的紙帶，舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每兩個打點間隔取一個計數(shù)點，如圖中、、、…點所示． c．測量、、、…計數(shù)點到計數(shù)點的距離，分別記做：、、…． d．通過測量和計算，該同學(xué)判斷出小車沿平板做勻加速直線運動． e．分別計算出、、…與對應(yīng)時間的比值、、…． f．以為縱坐標、為橫坐標，標出與對應(yīng)時間的坐標點，畫出圖線． 結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務(wù)： ①實驗中，除打點計時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有__________和__________．（填選項代號） A．電壓合適的交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 F．重錘 ②將最小刻度為的刻度尺的刻線與計數(shù)點對齊，、、、計數(shù)點所在的位置如圖所示，則__________，__________． ③該同學(xué)在圖中已標出、、、計數(shù)點對應(yīng)的坐標點，請你在該圖中標出與、兩個計數(shù)點對應(yīng)的坐標點，并畫出圖線________________________． ④根據(jù)圖線判斷，在打計數(shù)點時，小車的速度__________；它在斜面上運動的加速度__________． 【答案】 B A C 2.98 13.20 0.2 4 【解析】（）要想使電子向下偏，必須給電子一個豎直向下的力，根據(jù)左手定則，可以判斷出應(yīng)該施加指向軸正方向的磁場，如果加電場，則電場力方向豎直向下，而電子受電場力的方向與電場的方向相反，所以應(yīng)該加豎直向上的電場，B正確． （）①必須使用的有電壓合適的交流電源，刻度尺AC正確． ②根據(jù)毫米刻度尺讀數(shù)規(guī)則得：，． ③如圖；