- 实验:用打点计时器测速度
- 共816题
(1)以下四幅照片中“用DIS测变速直线运动瞬时速度”的实验装置图是______;
(2)“用DIS测定加速度”的实验装置图是______.(选填照片下对应的字母)
(3)在“用DIS测定加速度”的实验中,下列说法正确的是______
A.可以使用A图实验装置,直接用s-t图象处理数据
B.可以使用C图实验装置,将测得的数据,通过数据采集器和计算机转化为v-t图象
C.可以使用C图实验装置,直接得到加速度随时间变化的图象
D.可以使用D图实验装置,通过图象分析物体在运动过程中速度的变化情况.
正确答案
(1)“用DIS测变速直线运动瞬时速度”的实验装置图是D.挡光片通过光电门平均速度代替滑块通过光电门的瞬时速度.
(2)“用DIS测定加速度”的实验装置图是C.本实验采用了位移传感器,代替了打点计时器,用DIS可以测小车的加速度.
(3)A、s-t图象的斜率反映了物体的速度,故A错误
B、可以使用C图实验装置,将测得的数据,通过数据采集器和计算机转化为v-t图象,v-t图象的斜率反映了物体的加速度,故B正确
C、可以使用C图实验装置,无法直接得到加速度随时间变化的图象,故C错误
D、可以使用D图实验装置,要通过计算分析物体在运动过程中速度的变化情况,故D错误
故选B.
故答案为:(1)D;(2)C;(3)B
在DIS研究直线运动的s-t图实验中,需要传感器是______.在DIS测匀变速直线运动的瞬时速度实验中,需要传感器是______.
正确答案
在DIS研究直线运动的s-t图实验中,需要传感器是位移传感器.在DIS测匀变速直线运动的瞬时速度实验中,需要传感器是光电门传感器;、
故答案为:位移传感器;光电门传感器.
一位同学有两个大小相同的金属小球A、B,已知两小球的质量mA>mB.这位同学想知道这两个小球的质量之比为多大,但手边没有天平、弹簧秤这样的测量工具.这位同学使用了图(a)所示的装置,让A球从斜槽上的某一高度处滚下,重复10次,用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,找出小球落点的平均位置,然后,把B球放在小支柱上,让A小球从原来的高度滚下,使它们发生碰撞,重复十次.用同样的方法标出两小球落点的平均位置.如图b所示,M、P、N是小球落点的平均位置.O点为斜槽末端重垂线的投影点,O′点为被碰小球停放在支柱上的投影点,O和O′之间的距离等于小球的直径,根据图(b)所给出的数据得到的两小球质量之比mA:mB=______.
正确答案
小球A和小球B相撞后,小球B的速度增大,小球A的速度减小,都做平抛运动,所以碰撞后A球的落地点是在后面,是M点,球B的落地点在最前面,是N点;而小球A与B没有碰撞前,落地位置在碰后A的落点前面,B的后面,因此P点是碰前A的落点位置.
小球做平抛运动,抛出点的高度决定小球在空中的运动时间,由于小球抛出点的高度相同,则它们的运动时间相等.
所以碰撞前后小球都做平抛运动,速度可以用水平位移代替.
O点为斜槽末端重垂线的投影点,O′点为被碰小球停放在支柱上的投影点,所以碰撞前A球的水平位移是20cm
碰撞后A球和B球的水平位移分别是11cm和24cm.
在小球碰撞过程中水平方向动量守恒,故有mAv0=mAv1+mBv2
mA×20=mA×11+mB×24
解得:mA:mB=8:3
故答案为:8:3
像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,每个光电门都是由激光发射和接收装置组成.当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2.
(1)该实验中,在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时,始终要保持M>>m,这样做的目的是______.
(2)在某次测量中,窄片K的宽度d=8.00×10-3m(已知L>>d),光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=4.0×10-2s,t2=2.0×10-2s;用米尺测量两光电门的间距为L=0.40m,则小车的加速度大小a=______ m/s2.
正确答案
(1)设小车的质量为M,沙桶的质量为m,根据牛顿第二定律得:
对m:mg-F拉=ma
对M:F拉=Ma
解得:F拉=
当m<<M时,即当沙桶的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于沙桶的总重力.
这样做的目的是小车所受合外力大小等于(或约等于)mg.
(2)运用光电门测量瞬时速度:
v1==0.2m/s
v2==0.4m/s
小车的加速度大小a==0.15m/s2故答案为:(1)小车所受合外力大小等于(或近似等于)mg
(2)0.15
某同学在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两个计数点间还有4个打点没有画出来),图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离.打点计时器的电源频率为50Hz.请计算:(结果均保留3位有效数字)
(1)与纸带上D点相对应的瞬时速度v=______m/s.
(2)该匀变速直线运动的加速度a=______m/s2.
正确答案
(1)因为每两点之间还有四点没有画出来,所以T=0.1s,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,
vD==1.22m/s
(2)设0到A之间的距离叫x1,设A到B之间的距离叫x2,设B到C之间的距离叫x3,设C到D之间的距离叫x4,设D到E之间的距离叫x5,设E到F之间的距离叫x6,
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值
得:a=(a1+a2+a3)
代入数据解得a=2.05m/s2.
故答案为:(1)1.22 (2)2.05
在“探究速度随时间变化的规律”实验中,打点计时器使用的交流电的频率是50Hz,记录小车运动的纸带如图所示.在纸带上选择7个计数点A、B、C、D、E、F、G,相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各点到A点的距离如图所示.
①A、B两个计数点之间的时间间隔 T=______s;
②小车在B点的速度vB=______m/s,CE间的平均速度
.
v
CE=______m/s;
③小车运动的加速度a=______m/s2.
正确答案
因为每相邻两计数点间还有4个打点,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:
vB==
m/s=0.25m/s
CE间的平均速度
.
v
CE==
=0.45m/s
根据运动学公式得:△x=at2,
a==
=
m/s2=1.0m/s2.
故答案为:①0.1s;②0.25,0.45;③1.0.
用DIS位移传感器研究小车直线运动的实验中,得到了如图所示的一个S-t图象,A、B、C、D是图象上的四个点,从图象中可以得出小车在AD区域内的位移是______m;在AC区域内平均速度为______m/s;从图象还能推断,小车在运动过程中所受的合外力方向与它的速度方向______(填“相同”、“相反”或“垂直”)
正确答案
根据S-t图象得AD区域内的位移是0.49 m.
根据=
可知AC区域内平均速度
=
=0.12 m/s
s-t图象的斜率等于物体的速度,从图象还能推断物体做加速运动,
所以小车在运动过程中所受的合外力方向与它的速度方向相同.
故答案为:0.49 0.12 相同.
某同学用打点计时器测量做匀速直线运动的物体的加速度,电源频率f=50Hz,在纸带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个技数点,因保存不当,纸带被污染,如图所示,A、B、C、D是本次排练的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:SA=16.6mm、SB=126.5mm、SD=624.5mm.
若无法再做实验,可由以上信息推知:
①相邻两计数点的时间间隔为______s;
②打C点时物体的速度大小为______m/s(取2位有效数字);
③物体的加速度大小为______(用SA、SB、SD和f表示).
正确答案
①打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点,则相邻两计数点的时间间隔为T=0.1s.
②根据间的平均速度等于点的速度得vc==2.5m/s.
③匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大,即△x=aT2,所以有:
xBC=xAB+aT2,xCD=xBC+aT2=xAB+2aT2,xBD=2xAB+3aT2,
所以a==
故答案为:(1)①0.1②2.5③
第二种方法是先把纸带每隔0.1g剪断,得到若干短纸条,再把这些纸条并排贴在一张纸上,使这些纸条下端对齐,作为时间坐标轴,标出时间.最后将纸条上端中心连起来,于是得到了v-t图象如图所示.则通过这条纸带所求得的加速度大小为______.
正确答案
因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s,即时间t相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比;而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度,最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,还等于各段纸带中间时刻的速度之比,即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比.
速度-时间直线的斜率表示加速度,可知运动物体的加速度a==0.2m/s2.
故答案为:0.2m/s2
(1)某同学使用游标卡尺测样品的直径某次测量的结果如图所示,则该样品的直径为______mm.
(2)如图所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中,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=0.10s,其中s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.95cm、s5=9.61cm、s6=10.26cm,则打A点时纸带的瞬时速度的大小是______m/s,计算小车运动的加速度的表达式为a=______,小车加速度的大小是______m/s2.(计算结果保留两位有效数字)
正确答案
(1)是20分度的卡尺,其精确度为0.05mm
则从主尺上读出毫米整数部分为8mm,从游标尺上可以看出第6条刻度线与主尺上刻度线对齐.故为6×0.05mm=0.30mm,则游标卡尺的读数应为:8mm+0.30mm=8.30mm
(2)由vt2=得:
vA=
=m/s=0.86m/s
逐差法求加速度公式:a=
代入数据得:a=0.64m/s2
故答案为(1)8.30 (2)0.86 a= 0.64
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