第一章 实验一

一、实验题1．关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是( )A ．打点计时器一般使用4～6V 的直流电源B ．安放纸带时，应把纸带放在复写纸的上面C ．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器D ．最好在接通电源的同时，放开小车答案 C解析 (1)打点计时器是一种使用4～6V 交流电源的计时仪器，它是靠通电线圈的磁场与永久磁铁相互作用使振动片做周期性振动而打点计时的，故必须接低压交流电源；(2)复写纸应安放在纸带的上面，要求纸带运动时，复写纸绕定位轴转动，这样才能打出清晰的点；(3)释放小车时，应使小车靠近打点计时器，这样才能在纸带上50cm 长度内清楚地取出7～8个计数点(以每打五个点作为一个计数点)；(4)应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车．综上所述正确选项为C.2．(2015·浙江理综·15)如图2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Δx ，用Δx Δt近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使Δx Δt更接近瞬时速度，正确的措施是( )图2A ．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答案 A解析 Δx Δt 是Δt 时间内的平均速度，Δt 越小，Δx Δt就越接近某点的瞬时速度．A 选项中换用宽度更窄的遮光条，就是取更短的时间Δt ，A 正确；B 、C 、D 选项中的处理不能保证Δt 很短，Δx Δt不能确定更接近瞬时速度，选项B 、C 、D 错误． 3．如图3是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．图3(1)已知打点计时器电源频率为50Hz ，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．(2)A 、B 、C 、D 是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A 、B 两点间距x ＝________；C 点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)． 答案 (1)0.02s (2)0.700cm 0.100m/s解析 (1)打点计时器频率为50Hz ，周期T ＝1f＝0.02s ，故打相邻两点的时间间隔为0.02s. (2)两相邻计数点间的时间间隔为T ＝0.02×5s ＝0.1s ，由图读出x ＝7.00mm ＝0.700cm.C 点对应速度v C ＝x BC ＋x CD 2T ＝0.90＋1.102×0.1cm/s ＝0.100 m/s. 4．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中错误的是( )A ．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B ．在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处C ．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D ．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动答案 A解析 长木板不能侧向倾斜，但可以一端高一端低，故选项A 错误．实验时，为了能在纸带上得到较多的点迹，释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处，选项B 正确；如果先释放小车，可能纸带上打不上几个点，故选项C 正确；为了保护小车避免落地摔坏，在小车到达定滑轮前要用手使小车停止运动，选项D 正确．5．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________.A ．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B ．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C ．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D ．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E ．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F ．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的起始点下面记作0，往后第五个点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两计数点间的距离G ．根据公式a 1＝x 4－x 13T 2、a 2＝x 5－x 23T 2、a 3＝x 6－x 33T 2及a ＝a 1＋a 2＋a 33，求出a 答案 ABCDFG解析 在实验中应尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小系统误差又要减小偶然误差．其中E 项中的电源应采用交流电源，而不是直流电源．6．某同学用如图4甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．图4实验步骤如下：A ．安装好实验器材；B ．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a 、b 、c 、d 等点；C ．测出x 1、x 2、x 3、….结合上述实验步骤，请你继续完成下列问题：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有________．(填选项代号)A ．电压合适的50Hz 交流电源B ．电压可调的直流电源C ．秒表D ．刻度尺E ．天平F ．重锤G ．弹簧测力计H ．滑动变阻器(2)如果小车做匀加速直线运动，所得纸带如图乙所示，则x 1、x 2、x 3的关系是________，已知打点计时器打点的时间间隔是T ，则打c 点时小车的速度大小是________．答案 (1)AD (2)x 3－x 2＝x 2－x 1(或2x 2＝x 1＋x 3) x 2＋x 310T解析 (2)因小车做匀加速直线运动，所以x 3－x 2＝x 2－x 1，即2x 2＝x 1＋x 3.c 点是bd 段的时间中点，则c 点的瞬时速度等于该段的平均速度，v c ＝x 2＋x 310T. 7．(2013·广东·34(1))研究小车匀变速直线运动的实验装置如图5(a)所示，其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50Hz ，纸带上计数点的间距如图(b)所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出．图5①部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是：__________(用字母填写)．②图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝______s.③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________.④为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝________.答案①DCBA②0.1③x4＋x5 2T④(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)9T2解析②时间t＝nT0＝5×0.02s＝0.1s(n为相邻两个计数点的间隔数)．③在匀变速直线运动中：中间时刻的速度等于平均速度．④取x1′＝x1＋x2＋x3，x2′＝x4＋x5＋x6，则：T′＝3T，就可用Δx′＝x2′－x1′＝aT′2求a.8．实验中，如图6所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s.图6(1)根据纸带可判定小车做________运动．(2)根据纸带计算各点瞬时速度：v D＝________m/s，v C＝________ m/s，v B＝________m/s.在如图7所示坐标中作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝________.图7(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是________________________________________________________________________.答案 (1)匀加速直线 (2)3.90 2.64 1.38 见解析图 12.60m/s 2 (3)零时刻小车经过A 点的速度解析 (1)根据纸带提供的数据可知x BC －x AB ＝x CD －x BC ＝x DE －x CD＝12.60cm ，故小车做匀加速直线运动．(2)根据2v t ＝v 可知v D ＝(105.60－27.60)×10－20.2m/s ＝3.90m/s v C ＝(60.30－7.50)×10－20.2m/s ＝2.64 m/s v B ＝27.60×10－20.2m/s ＝1.38 m/s 描点连线得如图所示v －t 图线，根据图线斜率知a ＝12.60m/s 2.(3)图线与纵轴交点的速度的物理意义是零时刻小车经过A 点的速度．9．光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图8甲所示，a 、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a 、b 间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN 是水平桌面，Q 是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P 点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．图8(1)滑块的宽度d＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝_____m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________ m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．答案(1)1.010(2)1.0 2.5(3)平均速度滑块解析(1)d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm.(2)v1＝dt1＝1.010×10－21.0×10－2m/s≈1.0 m/sv2＝dt2＝1.010×10－24.0×10－3m/s≈2.5 m/s(3)v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．11．某校研究性学习小组的同学用如图10甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度．实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉固定；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准)；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开．图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是x01＝1.40cm，x12＝2.15cm，x23＝2.91cm，x34＝3.65cm，x45＝4.41cm，x56＝5.15cm.试问：图10(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的______________原理类似．(2)由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v 4＝________m/s ，小车的加速度a ＝________m/s 2.(结果均保留两位有效数字)答案 (1)打点计时器 (2)0.20 0.19解析 (1)由题意知滴水计时器的原理与打点计时器原理类似．(2)可把小车的运动看做是匀变速直线运动，则v 4＝v ＝x 34＋x 452T ＝(3.65＋4.41)×10－22×0.2m /s≈0.20 m/s ；求加速度利用逐差法：(x 56＋x 45＋x 34)－(x 23＋x 12＋x 01)＝9aT 2，即(5.15＋4.41＋3.65)×10－2m －(2.91＋2.15＋1.40)×10－2m ＝9a ×(0.2s)2，解得a ≈0.19m/s 2. 12．如图11所示，某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片图，已知频闪仪每隔0.05s 闪光一次，图中所标数据为实际距离．(当地重力加速度取9.8m/s 2，小球质量m ＝0.2kg ，结果保留三位有效数字)图11(1)由频闪照片上的数据计算t 4时刻小球的速度v 4＝________m/s.(2)小球上升的加速度大小约为a ＝________m/s 2.(3)对(2)的数据进行分析，可得到的结论是____________________________________ ________________________________________________________________________. 答案 (1)3.98 (2)10.0 (3)小球上升过程中受到空气阻力的作用解析 (1)做匀变速直线运动的物体，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故t 4时刻的瞬时速度等于t 3～t 5时间段的平均速度，即v 4＝h 3＋h 42T ＝(21.16＋18.66)×10－22×0.05m /s≈3.98 m/s. (2)由Δx ＝aT 2得，小球的加速度大小为a ＝(h 1＋h 2)－(h 3＋h 4)4T 2＝(26.18＋23.68)－(21.16＋18.66)4×0.052×10－2m/s 2 ≈10.0m/s 2.(3)小球的加速度大于重力加速度，是由于小球上升过程中受到空气阻力的作用．。