- 实验:用打点计时器测速度
- 共816题
(6分)(1)某同学用自己发明的新式游标卡尺测量小钢球的直径,新式卡尺将主尺上39mm在游标尺上均分成20等份。如图所示,则小钢球的直径为d=_____________cm。
(2)该同学又用螺旋测微器测量某电阻丝的直径,示数如图,则该金属丝的直径为 mm。
正确答案
1.035 1.195(±0.002)(每空3分,共6分)
试题分析:新式游标卡尺的测量原理和传统的游标卡尺相同,新式游标卡尺其游标尺上20个分度只有39mm,比主尺上的40个分度短1mm,它的测量精确度是:0.05mm,用它测得物体厚度为:10mm+0.05mm×7=10.35mm=1.035cm.
螺旋测微器的固定刻度为:1mm,可动刻度为19.5×0.01mm=0.195mm,所以最终读数为:1mm+0.195mm=1.195mm
(9分)测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB是半径足够大的光滑四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切,C点在水平地面的垂直投影为C′。重力加速度大小为g。实验步骤如下:
①用天平称出物块Q的质量m;
②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的长度h;
③将物块Q在A点从静止释放,在物块Q落地处标记其落点D;
④重复步骤③,共做10次;
⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住,用米尺测量圆心到C ′ 的距离s。
⑴用实验中的测量量表示:
(Ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB= ;
(Ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC= ;
(Ⅲ)在物块Q从B运动到C的过程中,物块Q克服摩擦力做的功Wf = ;
(Ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ= 。
⑵回答下列问题:
(Ⅰ)实验步骤④⑤的目的是 。
(Ⅱ)已知实验测得的μ值比实际值偏大,其原因除了实验中测量量的误差之外,其它的可能是 ________________。(写出一个可能的原因即可)。
正确答案
(1);(1分)
;(2分)
;(1分)
;(1分)
(2)减小实验的偶然误差;(2分)圆弧轨道与滑块间有摩擦 (2分)或答空气阻力也得分
试题分析:(1)从A到B,由动能定理得:,则物块到达B时的动能
;离开C后,物块做平抛运动,水平方向:
,竖直方向:
,物块在C点的动能
;由B到C过程中,由动能定理得:
,克服摩擦力做的功为
;由
,则
.
(2)实验步骤④⑤的目的,是通过多次实验减小实验结果的误差;实验测得的μ值比实际值偏大,其原因除了实验中测量误差之外,其他的可能是圆弧轨道存在摩擦,接缝B处不平滑等.
用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点。对纸带上的点痕进行测量,即验证机械能守恒定律。
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤
E.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是 。(将字母填在横线处)
(2)通过做图像的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高试验的准确程度。某同学利用上图所示实验装置打出了纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以v2为纵轴划出了如图的图线。图线的斜率k与当地的重力加速度g的关系是 。图线未过原点O,可能是实验操作时 。
正确答案
(1)BCD (2)K="2g" 先释放重物,后接通电源
试题分析:(1)B中应将打点计时器接到电源的交流电源上;C中由于要验证的是mgh=,等式的两边都有m,所以不必要测重锤的质量;D中应该先接通电源后放开夹子;(2)因为mgh=
,即
,所以
函数关系的斜率k="2g;" 图线未过原点O,可能是实验操作时先释放重物,后接通电源。
(6分)“测量纸带运动加速度”实验中利用打点计时器得到一条纸带,纸带上 A、B、C、D、E、F、G这些点的间距如图中标示,其中每相邻两点间还有4个点未画出。根据测量结果计算:(1)打C点时纸带的速度大小:_______________m/s;(2)纸带运动的加速度大小:________________m/s2。(结果保留3位有效数字)
正确答案
(6分)1.18 m/s; 1.50 m/s2。
(1)C点为BD的中间时刻,由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知(2)加速度可以由逐差法求得
1.50m/s2
某同学在“研究平抛运动”的实验中有如下操作步骤,
①试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上:_________________________。
A.用铅笔在白纸上记下抛出点位置O
B.取下白纸,用平滑曲线连接小球依次通过的各点,得出平抛运动轨迹
C.用重锤线和直尺画出过O点的竖直线oy;用三角板画出过O点的水平线ox
E.每次都从斜槽的同一位置处由静止释放小球,并用铅笔在白纸上依次记下小球通过各点的位置
D.安装斜槽,并使槽的末端切线沿水平方向,将白纸钉在木板上,并竖直固定木板
F.在平抛运动轨迹上取A、B、C三点,用三角板和刻度尺,分别量出三点的水平位移x和竖直位移y
G.利用水平和竖直位移x、y,计算三次平抛的初速Vo,再求出三次的平均值作为测量最后结果
②在D中“使槽的末端切线沿水平方向”的目的是为了保证 ;在E中“每次都从斜槽的同一位置处由静止释放小球”的目的是为了保证 。
正确答案
(1)DACEBFG (2)初速度沿水平方向,初速度大小相同
试题分析:①安装实验装置:D A C,进行实验:E 处理数据:BFG,故顺序为:DACEBFG
②“使槽的末端切线沿水平方向”的目的是为了保证初速度沿水平方向,“每次都从斜槽的同一位置处由静止释放小球”的目的是为了保证初速度大小相同
点评:平抛运动实验是一个重点实验,所以一定要理解实验原理,会根据运动学规律处理实验数据
(1)实验室中我们使用的电火花式打点计时器应该接220V的 (填:直流电 或 交流电),它在纸带上打出的相邻的两个点的时间间隔为 s.
(2)如图所示为同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点,四条纸带的ab间距相等,则a , b 间的平均速度最小的是哪一条? 【 】
正确答案
(1)交流电; 0.02 s. (2) D
试题分析:(1)电火花式打点计时器和电磁打点计时器不一样,电磁打点计时器使用6V交流低压电源,电火花式打点计时器使用220V交流电,频率为50Hz,即周期为0.02s,它在纸带上打出的相邻的两个点的时间间隔为0.02s。
(2)四条纸带中,只有D的点最多,即打点时间最长,由于ab间距相等,所以D的速度最小。
点评:容易题。
利用如右下图所示的装置可以探索滑动摩擦力与正压力
之间的关系,请回答下列问题:
①适当添加钩码,使其能够带动小车向右运动,多次在木块上添加砝码以改变压力。尽可能多测几组数据。
②实验中应该测量和记录的数据是 。
③如果用图像法处理实验数据,以摩擦力为横轴,正压力
为纵轴,如实验步骤正确,得到的应是一条 (选填“直线”或“曲线”),这条线的斜率表示的物理意义是 。
④正确的实验结论是
正确答案
(2)②测量木块、砝码的总重力,该值即为正压力,同时记录弹簧秤的示数,该值即为滑动摩擦力
(2分)
③直线(1分)
所得图线的斜率,表示动摩擦因数的倒数(1分)
④滑动摩擦力与正压力
成正比(1分)
略
在做“验证机械能守恒定律”的实验时,同学们设计了两种方案来进行实验,其装置分别如图甲和乙。
(1)比较这两种方案, (填“甲”或“乙”)方案好些;
(2)某小组同学开始实验时情形如图丙所示,接通电源释放纸带。请指出该组同学在实验 操作中存在的两处明显错误或不当的地方:
① ,②___ _;
(3)另一小组同学在实验中得到一条纸带,已知相邻两个计数点之间的时间间隔T=0.02s,且测得每两个计数点间的距离如图丁中所示,但有两处记录的数据被污染。则根据剩余数据计算出的物体运动的加速度a= m/s2;由此判断,该纸带是采用实验方案 (填“甲”或“乙”)得到的。
正确答案
(1)甲(2)①打点计时器接了直流电源,②重物离打点计时器太远(3)9.75 甲
甲方案重物做自由落体运动,所受阻力小于在斜面上滑动物体所受的阻力,所以甲方案比较好。如图丙所示开始实验时情形,在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是①打点计时器接了直流电源,打点计时器不能工作;②重物离打点计时器太远,纸带不能有效利用。根据△x=gT2可得,DE-AB=3 gT2,解得物体运动的加速度a=9.75m/s2;由于接近重力加速度的标准值,所以该纸带是采用实验方案甲得到的
(6分)如图所示是某同学在“研究匀变速直线运动”的实验中获得的一条纸带。
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz,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7中求出C点对应的速度是______m/s,运动的加速度是 m/s2。(计算结果保留三位有效数字)
正确答案
(1)0.02 s(没有单位得0分);(2)0.210(2分),0.600 (2分)(有效数字均三位,没有的不得分)
试题分析:(1)由于电源频率为50 Hz,故纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02s;
(2)C点对应的速度大小就是BD间的平均速度的大小,即vC==0.210m/s;运动的加速度a=
=0.600m/s2;
在用重锤下落来验证机械能守恒时,某同学按照正确的操作选得纸带如下图所示.其中O是起始点,A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点,打点频率为50Hz该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离,并记录在图中(单位:cm)
(1)这五个数据中不符合有效数字读数要求的是 点读数。(填A、B、C、D或E)
(2)实验时,在释放重锤 (选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。
(3)该实验中,为了求两点之间重锤的重力势能变化,需要知道重力加速度g的值,这个g值应该是:
A.取当地的实际g值; B.根据打出的纸带,用Δs=gT2求出;
C.近似取10m/s2即可; D.以上说法都不对。
(4)如O点到某计时点的距离用h表示,重力加速度为g,该点对应重锤的瞬时速度为v,则实验中要验证的等式为 。
(5)若重锤质量m=2.00×kg,重力加速度g=9.80m/
,由图中给出的数据,可得出从O到打下D点,重锤重力势能的减少量为 J,而动能的增加量为 J(均保留3位有效数字)。
正确答案
(1)B (2)之前 (3)A (4) (5)0.380 J, 0.376 J
试题分析:(1)所有的数都保留小数点后两位,只有耿一位,因此B读数不对;
(2)实验过程中都是先接通电源,再放手重锤,
(3)重力势能中的g应取当地重力加速度g的值
(4)根据机械能守恒:两边消去m可得:
(5)重力势能的减小量,打D点的速度为CE段的平均速度,即:
,
因此动能的增量D点的动能为
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