- 实验:用打点计时器测速度
- 共816题
现给定以下器材:
A.闪光照相机;B.秒表;C.打点计时器;D.交流电源4~6V;E.导线若干;F.纸带;G.复写纸;H.铁架台;I.游标卡尺;J.重物;K.刻度尺;L.直径为1cm的钢球;M.1m长的细线;N.照相底片。
设计一个测量当地重力加速度的实验方案:
(1)从给定器材中选(填器材前的字母)____________________作为实验器材;
(2)需要测量的物理量是____________________;
(3)用你测量出的物理量写出重力加速度g的表达式________________________。
正确答案
(1)CDEFGHJK
(2)连续相等时间t0段的位移差Δx
(3)g=
如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可以测定重力加速度。
(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需_____________(填字母代号)中的器材。
A.直流电源、天平及砝码
B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码
D.交流电源、毫米刻度尺
(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度,除作v-t图象外,还可作____________图象,其纵轴表示的是____________,横轴表示的是____________。
正确答案
(1)D
(2),速度平方的二分之一,重物下落的高度
如图(a)所示,小车放在斜面上,车前端拴有不可伸长的细线,跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连,小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置,重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离。启动打点计时器,释放重物,小车在重物的牵引下,由静止开始沿斜面向上运动,重物落地后,小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz。图(b)中a、b、c是小车运动纸带上的三段,纸带运动方向如箭头所示。
(1)根据所提供纸带上的数据,计算打c段纸带时小车的加速度大小为_________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(2)打a段纸带时,小车的加速度是2.5 m/s2。请根据加速度的情况,判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的_________。
(3)如果取重力加速度10m/s2,由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_______。
正确答案
(1)5.0
(2)
(3)1:1
在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上A点,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条至某一确定的O点,如图5所示。某同学认为在此过程中必须注意以下几项:
A.两弹簧秤的拉力必须等大
B.同一次实验过程中,O点的位置不允许变动
C.为了减小误差,两弹簧秤的读数必须接近量程
其中正确的是___________。(填选项前的字母)
正确答案
B
在“验证力的平行四边形定则”实验中,两个力共同作用的效果,与一个力单独作用效果相同,即同一次实验过程中,O点的位置不允许变动,两弹簧秤的拉力不能超过量程,但是不一定大小相等,故正确选项有B
(4分)电磁打点计时器是一种使用交流电源工作的计时仪器,当电源频率是50Hz时,振针每隔 s打一个点。当电源频率低于50Hz时,如果仍按50赫兹计算,则测量的速度将比物体的真实速度 。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
正确答案
(4分)0.02,偏大
当电源频率是50Hz时,周期为1/f=0.02s,速度v=s/t测量的时间偏小,速度偏大
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,如下图所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个记数点,分别标明0、l、2、3、4…,量得0与 1两点间距离x1=30mm,3与4两点间的距离x2=48mm,则小车在0与1两点间的时间间隔是______ s,0与1两点间的平均速度为______m/s,若小车作匀加速直线运动,则其加速度大小为______m/s2.
正确答案
频率是50Hz,说明每隔0.02s打一个点,又每五个打印点取一个记数点,所以没两个记数点之间的时间间隔是5个0.02,也就是0.1s;
0与1两点间的位移是30mm,即为0.03m,时间是0.1s,所以平均速度为=0.3m/s;
因为小车做匀加速直线运动,所以中间时刻速度等于这个过程的平均速度,所以在0到1的计数点的中间时刻的速度为0.3m/s,而3与4之间距离为0.048m,所以3与4之间的中间时刻速度为0.48m/s,而这两个中间时刻的时间间隔为0.3s所以加速度为a==
m/s2=0.6m/s2.
求加速度还可以用公式△x=at2来求
已知0与 1两点间距离为30mm=0.03m,3与4两点间的距离为48mm=0.048m;
由于它们分别是第一段和第四段位移的大小,由△x=at2可以得到,
△x=3at2,
所以a==
m/s2=0.6m/s2.
故答案为:0.1;0.3;0.6.
实验题
(1)电火花计时器使用交流电源,电压为220V.当电源的频率为50Hz时,打点计时器每隔______s打一个点,当交流电的频率为40Hz时,仍按50Hz计算,则测量的速度的数值比真实的速度数值______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).
(2)如图1所示,一个小球从D点竖直上抛到最高点A的频闪照片,不计空气阻力,则小球在D、B两点的速度之比vD:vB=______,B到 A的距离和D到B的距离之比xBA:xDB=______.
(3)如图2所示,某同学在“研究匀变速直线运动”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T,测得相邻两点距离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6,如图2所示.
用测得的物理量表示,A点处的瞬时速度大小v=______,加速度的大小a=______.
(4)某实验小组用如图3所示的实验装置,探究弹力和弹簧伸长的关系.实验主要操作步骤如下:先将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上.当弹簧自然下垂时,读取指针指示的刻度数值L0;当弹簧下端挂一个50g的钩码,读取指针指示的刻度数值L1;弹簧下端挂两个50g的钩码,读取指针指示的刻度数值L2;…;挂6个50g的钩码时,读取指针指示的刻度数值L6.他们采用图象法处理实验数据:以刻度尺读数L为横坐标,以所挂钩码质量m为纵坐标,所画图象如图4所示.根据该图象可知,实验小组采用的弹簧的劲度系数为k=______N/m;(结果保留3位数字)
正确答案
(1)电火花打点计时器是使用220V交流电源的仪器,其打点周期与交流电的周期相同,若交流电频率为50赫兹,则其打点周期为0.02s,当电源频率为40Hz时,低于50Hz时,实际打点周期将变大,而进行计算时,仍然用0.02s,因此测出的速度数值将比物体的真实数值大.
故答案为:0.02s,偏大.
(2)物体可以看作从A自由下落到D,下落时间间隔相同,因此有:
hAB:hBC:hCD=1:3:5 ①
由此可得:
xBA:xDB=1:8.
根据运动学公式有:
=2ghAD ②
=2ghAB ③
联立①②③解得:vD:vB=3:1;
故答案为:vD:vB=3:1; xBA:xDB=1:8.
(3)根据匀变速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,得:
vA=
根据逐差法有:
s6-s3=3a1T2
s5-s2=3a2T2
s4-s1=3a3T2
a==
故答案为:,
(4)弹簧所受拉力大小等于所挂物体重力大小,据此结合图象,在图象上任意取两点可求得斜率为:
k==
≈5.44
统一单位后弹簧的劲度系数为:
k=5.44N/m.
故答案为:5.44.
用接在50Hz 交流电源上的打点计时器,研究小车的运动,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记数点,分别标明0、l、2、3、4…,量得0与 1两点间距离x1=30mm,1与2两点间距离x2=36mm,2与3两点间距离x3=42mm 3与4两点间的距离x4=48mm,则小车在打计数点2时的瞬时速度为______m/s,小车的加速度为______m/s2.(保留2位有效数字)
正确答案
因为每五个打印点取一个记数点,所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s
利用匀变速直线运动的推论得:
v2==
m/s=0.39m/s
根据运动学公式得:△x=at2,
a==
=
m/s2=0.60m/s2.
故答案为:0.39,0.60.
某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验步骤如下:
a.安装好实验器材,将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上;
b.接通电源后,让拖着纸带的小车沿斜面向下运动,重复几次。选出一条点迹清晰的纸带,舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每2个打点间隔取一个计数点,如图乙中0、1、2……8点所示;
c.用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值,分别记作x0、x1、x2……x8;
d.分别计算出打点计时器打下计数点1、2、3……7时小车的瞬时速度v1、v2、v3……v7;
e.以v为纵坐标、t为横坐标,标出v与对应时间t的坐标点,画出v-t图线。
结合上述实验步骤,请你完成下列任务:
(1)下表记录的是该同学测出计数点的刻度数值,其中x5未测定,请你根据图乙将这个测量值填入表中。
(2)下表记录的是该同学根据各计数点的刻度数值,计算出打点计时器打下各计数点时小车的瞬时速度,请你根据表1中x5和x7计算出v6的值,并填入表中。
(3)该同学在图丙中已标出v1、v2、v3、v4、v5和v7对应的坐标点,请你在图中标出v6对应的坐标点,并画出v-t图线。
(4)根据v-t图线可计算出小车的加速度a=_______m/s2。(保留两位有效数字)
(5)为验证上述结果,该同学将打点计时器打下相邻计数点的时间间隔记为T,并做了以下的计算:
;
;
;
。
求出其平均值。你认为a和a′哪个更准确,请说明理由。_______________。
正确答案
(1)10.60±0.02
(2)0.96
(3)
(4)3.1±0.1
(5)a更准确,因为在计算a′的过程中,没有剔除错误数据
某同学用如图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。
(1)实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,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.刻度尺
D.停表
E.天平
F.重锤
(2)实验中操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是:先_____________后_____________。
(3)实验中所用电源的频率为50Hz。选取合适的纸带如下图,以每5个点为一个记数点,分别记0、1、2……用刻度尺测得S1=2.00cm;S2=4.00cm;S3=6.00cm;S4=8.00cm;根据纸带中所给的信息,当打点计时器打下点“2”时的瞬时速度计算公式为_____________(每两个计数点间的时间间隔可用表示),计算结果为
_____________m/s,小车加速度的计算公式为:_____________(每两个计数点间的时间间隔可用
表示),计算结果为
_____________ m/s2。(保留三位有效数字)
正确答案
(1)AC
(2)接通电源,释放纸带
(3),0.500,
,2.00
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