浙江省2019-2020學(xué)年高中物理 第十章 課時訓(xùn)練1 用打點計時器測速度（含解析）

《浙江省2019-2020學(xué)年高中物理 第十章 課時訓(xùn)練1 用打點計時器測速度（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《浙江省2019-2020學(xué)年高中物理 第十章 課時訓(xùn)練1 用打點計時器測速度（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時訓(xùn)練1用打點計時器測速度、探究小車速度隨時間變化的規(guī)律和探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系基礎(chǔ)鞏固1.某同學(xué)利用如圖所示電路做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗。(1)某次實驗中打出的紙帶如圖甲所示,則該同學(xué)出錯的原因是。A.紙帶置于復(fù)寫紙上方B.紙帶沒有穿過限位孔C.小車運動方向與紙帶不在一條直線上D.所掛鉤碼太多(2)該同學(xué)在老師指導(dǎo)下糾正上述錯誤后,正確打出紙帶如圖乙所示,根據(jù)紙帶計算各點的瞬時速度,將D點的速度填入下表(保留三位有效數(shù)字)。t/s00.10.20.30.40.5v(m/s)0.1260.1530.2030.225(3)在圖丙所示坐標(biāo)系中作出小車的v-t圖線。(4)根據(jù)圖

2、線求出a=m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。(5)將圖線延長與縱軸相交,此交點的物理意義是。解析:(1)由于打出的點不在一條直線上,說明小車在運動過程中,紙帶左右擺動,紙帶沒有通過限位孔,選項B正確。(2)D點的瞬時速度等于C,E間的平均速度,故vD= m/s=0.180 m/s。(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點,連線,如圖所示。(4)在vt圖象中,圖象的斜率表示加速度,則a= m/s20.26 m/s2。(5)將圖線延長與縱軸相交,表示零時刻的速度,即A點的速度。答案:(1)B(2)0.180(0.1780.182均可)(3)見解析圖(4)0.26(0.220.26均可)(5)代表A點的速度2.

3、在做“研究勻變速直線運動”的實驗時,(1)電磁打點計時器工作時使用的電源是低壓電源,應(yīng)接于如圖甲中的(選填“”或“”)接線柱,其打點頻率為 Hz。(2)某同學(xué)是采用vt圖象來求加速度的。如圖乙是實驗中打出的一條紙帶的一部分,紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個計數(shù)點,依次為B,C,D,相鄰計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出。打點計時器接在頻率為50 Hz的交變電源上。打點計時器打C點時,小車的速度為 m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)其余各點的速度都標(biāo)在了vt坐標(biāo)系中,如圖丙所示。t=0.10 s時,打點計時器恰好打B點。請你將(2)中所得結(jié)果標(biāo)在圖丙所示坐標(biāo)系中(其他點已標(biāo)出),并作出小車運動的vt圖線;利

4、用圖線求出小車此次運動的加速度a= m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析:(2)相鄰計數(shù)點間時間間隔T=0.1 s,由勻變速直線運動的特點可知vC= m/s=0.44 m/s。(3)如圖所示(作圖時舍去其中不合理的點),在vt圖線中,圖線的斜率大小等于小車運動加速度大小,即在圖線上取兩點,根據(jù)a=可得a=1.0 m/s2。答案:(1)50(2)0.44(3)圖象見解析1.03.在進行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,(1)下圖為實驗前進行平衡阻力操作時,按下打點計時器開關(guān)前的實驗情景圖,相關(guān)操作不妥的有:(請寫出兩點) 、 。(2)實驗中要進行砝碼質(zhì)量m和小車質(zhì)量M的選取,以下最合理的一

5、組是。A.M=300 g,m=10 g,20 g,30 g,40 g,50 g,60 gB.M=300 g,m=10 g,30 g,50 g,70 g,90 g,110 gC.M=600 g,m=10 g,20 g,30 g,40 g,50 g,60 gD.M=600 g,m=10 g,30 g,50 g,70 g,90 g,110 g解析:(1)打點計時器應(yīng)使用交流電源,且平衡摩擦力時,不應(yīng)將裝砝碼的托盤系在小車上。(2)為了保證實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)性,應(yīng)該使小車的質(zhì)量遠遠大于砝碼及砝碼盤的質(zhì)量,故選C。答案:(1)打點計時器不應(yīng)接直流電源平衡摩擦力時不應(yīng)將裝砝碼的托盤系在小車上(2)C4.用如圖

6、所示的裝置研究在作用力F一定時,小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系,某位同學(xué)設(shè)計的實驗步驟如下:A.用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝沙子的質(zhì)量;B.按圖裝好實驗器材;C.把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小桶;D.將電磁打點計時器接在電壓為6 V的蓄電池上,接通電源,放開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,并在紙帶上標(biāo)明小車的質(zhì)量;E.保持小桶及其中沙子的質(zhì)量不變,增加小車上的砝碼個數(shù),并記錄每次增加后的M值,重復(fù)上述實驗;F.分析每條紙帶,測量并計算出加速度的值;G.作aM關(guān)系圖象,并由圖象確定aM關(guān)系。(1)該同學(xué)漏掉的重要實驗步驟是 ,該步驟應(yīng)排在步驟之后。(2)在上述步驟中,有錯誤的是 ,

7、應(yīng)把 改為。(3)在上述步驟中,處理不恰當(dāng)?shù)氖?應(yīng)把改為。解析:實驗中把小桶及其中沙子的重力看做與小車所受拉力大小相等,沒有考慮摩擦力,故必須平衡摩擦力,應(yīng)安排在步驟B之后進行;電磁打點計時器接在6 V電壓的蓄電池上將無法工作,必須接在6 V以下交流電源上。作aM關(guān)系圖象,得到的是雙曲線,很難作出正確的判斷,必須“化曲為直”,改作a關(guān)系圖象。答案:(1)平衡摩擦力B(2)D電壓為6 V的蓄電池6 V以下交流電源(3)Ga-Ma-5.電火花計時器和電磁打點計時器都是一種計時的儀器,均使用交流電源,若電源的頻率為50 Hz 時,它們每隔s打一個點。(1)實驗開始時,應(yīng)該先再(選填“釋放紙帶”或“接

8、通電源”)。(2)實驗時,牽動紙帶的快慢不均勻,對相鄰兩點所表示的時間(選填“有”或“沒有”)影響。(3)在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中,如圖所示為一次記錄小車運動情況的紙帶。圖中A,B,C,D,E為相鄰的計數(shù)點,相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.1 s。根據(jù)實驗給出的數(shù)據(jù)可以判斷小車:D點的瞬時速度大小為 m/s;運動小車的加速度大小為 m/s2。(要求保留3位有效數(shù)字)解析:電火花計時器和電磁打點計時器使用的電源頻率為 50 Hz,所以打點周期為0.02 s。(1)實驗過程中應(yīng)該先接通電源,再釋放紙帶。(2)沒有影響。打點計時器打點周期為0.02 s,與兩點之間的距離無關(guān)。(3)利用E

9、C段的平均速度求D點的瞬時速度vD=1.58 m/s;再分別求出B,C點的速度,從而求得加速度的大小 a=3.52 m/s2。答案:0.02(1)接通電源釋放紙帶(2)沒有(3)1.583.52能力提高6.數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等),應(yīng)用傳感器和數(shù)據(jù)采集器自動獲取和輸入實驗數(shù)據(jù),通過計算機的快速處理得到實驗的結(jié)果,提高了教學(xué)效率,使學(xué)生可以有更多的時間用于自主探究活動,改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。下面通過DIS在長木板上研究物體加速度與力的關(guān)系,如圖甲實驗裝置。(1)本實驗中(選填“要”或“不要”)平衡摩擦力。(2)本實驗鉤碼所受的重力作為小車所受拉力,需要滿足 。(3)

10、改變所掛鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測量。通過多次實驗,得到數(shù)據(jù),畫出圖象(如圖乙所示)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖象明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是。A.小車與軌道之間存在摩擦B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D.所用小車的質(zhì)量太大(4)如圖乙,F不斷增大,AB這一曲線不斷延伸,那么加速度趨向值為 。如圖乙,F不斷增大,那么繩子的拉力趨向值為。解析:(1)在研究物體加速度與力的關(guān)系時,用鉤碼所受的重力作為小車所受的合力,所以需要平衡摩擦力;(2)以小車與鉤碼組成的系統(tǒng)為研究對象,系統(tǒng)所受的合外力等于鉤碼的重力mg,由牛頓第二定律得mg=(M+m)a,小車的加速度a=,小車受到的拉力F=Ma=,當(dāng)mM

11、時,可以認為小車受到的合力等于鉤碼的重力,所以應(yīng)滿足鉤碼質(zhì)量遠小于小車和位移傳感器的總質(zhì)量;(3)小車與軌道之間存在摩擦,會造成圖象不過原點,不會造成aF圖象偏離直線,故A錯誤;只有導(dǎo)軌保持水平,小車受到的拉力才保持不變,所以導(dǎo)軌保持水平,不會造成aF圖象偏離直線,故B錯誤;如果鉤碼的質(zhì)量太大,則小車受到的合力小于鉤碼的重力,實驗誤差較大,aF圖象偏離直線,故C正確;當(dāng)mM時,可以認為小車受到的合力等于鉤碼的重力,aF圖象是一條直線,故D錯誤。(4)當(dāng)鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量時,鉤碼所受的重力才能作為小車所受合外力,如果增大鉤碼的質(zhì)量,則合外力增大,AB這一曲線不斷延伸,根據(jù)小車的加速度a

12、=,當(dāng)Mm時,加速度趨向值為g;此時對于小車和位移傳感器,F=Ma,F趨向值為小車和位移傳感器的總重力。答案:(1)要(2)鉤碼質(zhì)量遠小于小車和位移傳感器的總質(zhì)量(3)C(4)g小車和位移傳感器的總重力7.在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實驗中,某小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。圖中上下兩層水平軌道表面光滑,可不計摩擦。兩小車前端系上細線,細線跨過定滑輪并掛上砝碼盤,兩小車尾部細線連到控制裝置上,實驗時通過控制裝置使小車同時開始運動,然后同時停止。(1)在安裝實驗裝置時,應(yīng)調(diào)整滑輪的高度,使 ;在實驗時,為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量(選填“遠大于”“遠小于”或“等于”)小車

13、的質(zhì)量。(2)本實驗通過比較兩小車的(選填“質(zhì)量”“位移”或“速度”)來比較小車加速度的大小,能這樣比較,是因為 。解析:(1)小車與滑輪之間的細線水平(或與軌道平行)時,小車受拉力才是恒定的。只有在滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的條件下,小車所受的合力即細線拉力才等于砝碼和砝碼盤的總重力。(2)兩車從靜止開始做勻加速直線運動,且兩車的運動時間相等,根據(jù)x=at2知,x與a成正比。所以,本實驗是通過比較兩小車的位移來比較兩小車加速度的大小。答案:(1)小車與滑輪之間的細線水平(或與軌道平行)遠小于(2)位移兩車從靜止開始做勻加速直線運動,且兩車的運動時間相等,位移與加速度成正比8.小明

14、同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗,桌上已經(jīng)有一系列器材:附有定滑輪的軌道、小車、紙帶、細繩、鉤碼、塑料小桶、砝碼、刻度尺、學(xué)生電源及導(dǎo)線等。(1)實驗還需要選用圖甲中的某些器材,其名稱是。(2)小明同學(xué)經(jīng)過正確操作,獲得如圖乙所示三條紙帶:一條紙帶是利用空車與空桶所得,一條是利用空車與加砝碼的小桶所得,一條紙帶是利用加鉤碼的小車與空桶實驗所得。哪條是利用空車與加砝碼的小桶實驗所得(選填“”“”或“”)。(3)小明經(jīng)過思考,進一步完善實驗用如圖丙所示裝置研究加速度與力的關(guān)系,圖中帶滑輪的長木板水平放置于桌面,拉力傳感器可直接顯示所受到的拉力大小。實驗時,下列操作必要且正確的是。A.未吊沙

15、桶時將長木板右端適當(dāng)墊高,使小車能自由勻速滑動B.小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時記錄傳感器的示數(shù)C.改變沙和沙桶質(zhì)量,打出幾條紙帶D.用天平測出沙和沙桶的質(zhì)量E.為了減小誤差,實驗中一定要保證沙和沙桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量解析:(1)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中需要用打點計時器測量小車的加速度,所以選擇打點計時器;需要測量小車質(zhì)量,所以選擇天平。(2)根據(jù)牛頓第二定律F=ma,空車時質(zhì)量m最小,加砝碼時小桶的拉力F最大,此時小車加速度最大,在三條紙帶中,紙帶加速度最大。(3)沙和沙桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,原因是為了讓拉力F近似等于沙和沙桶的重力,在該實驗方案中由拉力傳感器可以直接讀出拉力大小,不需要沙和沙桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,也不需要測出沙和沙桶的質(zhì)量,故D,E錯誤;平衡摩擦力使小車受到的合力為拉力,故A正確;為了打出更多的點,所以必須讓小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,故B正確;改變沙和沙桶質(zhì)量,打出幾條紙帶,目的是多次測量求平均值,故C正確。答案:(1)電磁打點計時器(或打點計時器)、天平(2)(3)ABC- 8 -