- 实验：用打点计时器测速度
- 共816题
在《匀变速直线运动的加速度测定》的实验中，利用打点计时器在小车拖动的纸带上留下了一系列的点迹，如图所示．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则打点计时器打C点时小车的速度为______m/s，该小车做匀变速直线运动的加速度为______m/s2．
正确答案
利用匀变速直线运动的推论得：
vC=
根据运动学公式得：△x=at2，
a=
故答案为：0.90，10
（1）电火花计时器工作电源是______电源，当电源的频率为50Hz时，每隔0.02秒打一个点．
（2）实验装置如图1所示．一小车放在水平长木板上，左侧拴有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，小车右侧与穿过电火花计时器的纸带相连，在重物牵引下，小车在木板上向左运动．图2给出了电火花计时器在纸带上打出的一些计数点，相邻的两个计数点间的时间间隔为0.1s，相邻的两个计数点间的距离如图中所标．
①若认为某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的速度，则打计数点1、3时小车对应的速度分别为：v1=______m/s，v3=______m/s，（小数点后保留二位）
②据此可求出小车从1到3计数点内的加速度为a=______m/s2．
正确答案
（1）电火花计时器工作电源是220V交流电源，当电源的频率为50Hz时，每隔0.02秒打一个点．而电磁打点计时器是用6V以下交流电源．
（2）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，可以求出打纸带上1、3点时小车的瞬时速度大小
即：v1=
（3）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-x2=2a1T2
x3-x1=2a2T2 为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值
得：a=
即小车运动的加速度计算表达式为：a=
解得：a=0.35m/s2
故答案为：（1）220V交流；（2）①v1=0.36m/s，v3=0.43m/s（小数点后保留二位）；②a=0.35m/s2．
某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率是50Hz，在实验中得到一条点迹清晰的纸带，他把某一点记作O，再选依次相邻的6个点作为测量点，分别标以A、B、C、D、E和F，如图甲所示．
（1）如果测得C、D两点相距2.70cm，D、E两点相距2.90cm，则在打D点时小车的速度是______m/s．
（2）该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在v-t坐标系中描点（如图乙所示），由此可求得小车的加速度a=______ m/s2．
正确答案
解析：（1）根据匀变速直线运动的规律，打D点的速度等于CE段的平均速度，即：
vD=
故答案为：1.40．
（2）根据描点作一条过原点的直线，直线的斜率即为小车的加速度，求出加速度为：5.00 m/s2．
故答案为：5.00．
利用图示装置可以做力学中的许多实验．
（1）以下说法正确的是 ．
A．利用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响
B．利用此装置探究“小车的加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的a-M关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比
C．利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响
（2）小华在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，因为不断增加所挂钩码的个数，导致钧码的质量远远大于小车的质量，则小车加速度a的值随钧码个数的增加将趋近于 的值．
正确答案
（1）A、此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，所以A不准确．
B、曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种，所以若a-M图象是曲线，不能断定曲线是双曲线，即不能断定加速度与质量成反比，应画出a-
C、探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力，方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响，从而小车受到的合力即为绳子的拉力，故C正确．
（2）设小车质量为m，钩码质量为M，则对小车有Mg-F=Ma ①
对钩码有F-μmg=ma ②
联立①②解得a=
将上式变形为a=
故答案为（1）C
（2）g
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落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可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：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．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。
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内。答：________________。
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值，如图所示。根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=_____________。
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是_____________。试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F＝_____________。
正确答案
（1）BDC
（2）
（3）重锤质量m，
（1）一轻弹簧原长为10cm，把它上端固定，下端悬挂一重为0.5N的钩码，静止时它的长度为12cm，弹簧的劲度系数为______N/m；现有一个带有半径为14cm的
（2）用游标卡尺测量某圆柱形金属工件的直径，其示数如图2所示，该工件的直径为______mm．
（3）用如图3所示的装置做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验．小灯泡的规格为（4.5V0.3A）；电流表有0.6A和3A两个量程；电压表有3V和15V两个量程．
将以下实验步骤补充完整：
A．按如图3所示方式连接好电路，其中电流表选用0.6A的量程；电压表选用3V的量程；
B．将滑动变阻器的滑片移动到最______端；
C．闭合电键，移动滑动变阻器滑片的位置，在0～3.0V内测出6组不同的电压U和对应的电流I的值，并将测量数据填入表格；
D．打开电键，______；
E．闭合电键，移动滑动变阻器滑片的位置，在3.0～4.5V之间测出6组不同的电压U和对应的电流I的值，并将测量数据填入表格；断开电键；
F．在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立坐标系；
G．在坐标系内描出各组数据所对应的点，用平滑曲线拟合这些点；
H．拆除电路，整理仪器．
（4）某学习小组采用如图5所示的装置做“验证动能定理”实验，小车运动中所受阻力f已提前测得．
①某次实验中，在小桶中加入适当砝码使小车做加速运动，打点计时器打出的纸带如图5所示，通过正确的方法得出了打1、2两点时小车的速度大小分别为v1、v2，两点间的距离为L，设小车的质量为M，小桶和砝码的总质量为m，某同学按如下思路验证动能定理：以小车为研究对象，合外力的功为W合=mgL-fL，动能增量为△Ek=
②为了减小或消除以上误差，同学们提出了以下四种改进方案，你认为有效的是______（填选项字母）．
A．使小桶和砝码的总质量m远小于小车的质量M
B．换用水平气垫导轨结合光电计时器做实验，验证mgL是否等于
C．设法得出轻细绳的拉力T，验证TL-fL是否等于
D．研究小车、小桶及砝码组成的系统，验证mgL-fL是否等于
正确答案
（1）根据胡克定律得，k=
根据胡克定律得，弹簧的弹力F′=kx′=25×0.04N=1N，根据共点力平衡得，
G=2F′cos30°=
（2）游标卡尺的读数为19mm+0.02×31mm=19.62mm．
（3）闭合电键前，将滑动变阻器滑片移到到最右端，使得测量电路部分短路，保护测量电路部分．
由于灯泡的额定电压为4.5V，在测量灯泡电压在3V到4.5V之间时，需将电压表量程更换为15V．
（4）①因为小桶和砝码做加速下降，重力大于拉力，W合=mgL-fL偏大．
②A、使小桶和砝码的总质量m远小于小车的质量M，则小桶和砝码的总重力近似与拉力大小相等．故A正确．
B、换用水平气垫导轨，重力还是大于拉力．故B错误．
C、设法得出轻细绳的拉力T，验证TL-fL是否等于
D、研究小车、小桶及砝码组成的系统，合力等于重力与阻力的合力．故D正确．
故选ACD．
故答案为：（1）25
（2）19.62
（3）右 将电压表的量程更换为15 V
（4）①小桶和砝码的总重力mg大于轻细绳的拉力F，即W合=mgL-fL偏大．
②ACD
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