- 打点计时器系列实验中纸带的处理
- 共57题
13．如图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出．由图数据可求得：（共6分）
（1）该物体的加速度为 m/s2，
（2）第3个记数点与第2个记数点的距离约为 cm，
（3）打第3个记数点时该物体的速度为 m/s．
正确答案
（1）0.72；（2）4.34；（3）0.47．
解析
解：根据匀加速直线运动规律，可得
(1)
带入数值可得 ：
(2) 由于
所以
3.62+0.72=4.34（cm）
故，第3个点和第2个点之间距离为4.34cm
(3)
考查方向
打点计时器纸带问题的数据处理，了解打点计时器的原理
解题思路
根据匀加速直线运动相邻相等时间通过的位移关系
易错点
教师点评
匀变速直线运动规律再打点计时器上反映出来，是相等的时间通过的长度，即打点计时器两个点之间的距离。利用这些量来求运动学的其他量，要求非常熟悉规律， 同时了解打点计时器的原理。
知识点
如图(甲)所示是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置，用这装置打出一些纸带。
24.选用一条打点较清晰的纸带，测得第1.2点间的距离为6mm，出现这现象的原因是________________________________________。
26.根据实验得到的数据作出下落距离S与下落时间t2的关系如图(丙)所示，则由实验测得当地的重力加速度g=________m/s2，g值与实际相差较远的原因是__________________________。
25.另选取一条符合实验要求的纸带，在第一个点上标O，在离O点较远的位置开始选取三个连续点A.B.C，如图(乙)所示。已知打点计时器每隔0.02s打一次点，根据图上所得的数据，打B点时重锤的速度为_________m/s(保留三位有效数字)，应取图中O点和________点来验证机械能守恒定律。
正确答案
(1)先释放纸带，后接通电源(２分)；
解析
如果是自由落体运动，前两点间的距离约为2mm；现在1、2两点间达到了6mm，说明在打第一点时纸带已经下落了一段时间，即是先释放的纸带，后接通的电源.
考查方向
打点计时器系列实验中纸带的处理;验证机械能守恒定律
解题思路
明确实验原理，知道自由落体规律.
易错点
根据实验原理，会对实验现象，实验数据进行分析.
教师点评
本题考查了验证机械能守恒定律的实验，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理，功能关系等知识点交汇命题.
正确答案
(3)9.2(２分)，振针阻力.空气阻力.摩擦阻力等阻力作用(２分)，
解析
由
本实验中误差主要来自于振针阻力、空气阻力以及摩擦阻力等，从而使求出重力加速度偏小；
考查方向
验证机械能守恒定律
解题思路
根据自由落体规律可明确对应的公式，根据图象的性质可求出重加速度，根据实验原理找出误差原因.
易错点
关键理解实验原理，得出g的表达式分析.
教师点评
本题考查了验证机械能守恒定律的实验，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理，功能关系等知识点交汇命题.
正确答案
(2)2.94(２分)，B(１分)；
解析
B点的速度等于AC段的平均速度，故有：
为了验证机械能守恒，应明确下落高度和速度，故应选取O点和B点进行验证.
考查方向
打点计时器系列实验中纸带的处理;验证机械能守恒定律
解题思路
在涉及到纸带实验中，若纸带是匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度.
易错点
注意有效数字的保留方法.
教师点评
本题考查了验证机械能守恒定律的实验，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理，功能关系等知识点交汇命题.
22.（6分）在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用频率为50Hz的交变电源，选择打点清晰记录小车做匀变速运动的纸带，在纸带上分别用数字0～5标注6个计数点，相邻两个计数点之间还有四个点没有画出.纸带上从0点起每相邻两个计数点间的距离依次为2.80cm、4.40cm、5.98cm、7.60cm、9.19cm,如图所示.由纸带上的数据可知打点计时器打下计数点“4”时，小车的速度为 m/s；小车的加速度为 m/s2.（所填结果小数点后保留两位有效数字）
正确答案
【答案】0.84 (3分); 1.60（3分）
解析
解：由题可知相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
根据物体在某一段时间内的平均速度等于该段时间内的中间时刻的速度有：
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得：
故答案为：0.84； 1.60．
考查方向
探究小车速度随时间变化的规律．
解题思路
作匀变速直线运动的物体在某一段时间内的平均速度等于该段时间内的中间时刻的速度，由此可求某点的瞬时速度；作匀变速直线运动的物体在连续相等的时间内通过的位移差等于恒量即△x=aT2，由此可求物体运动的加速度大小．
易错点
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．
知识点
某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如下图所示。
22.中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和 电源（填“交流”或“直流”)；
23.要步骤如下：
I.实验时，为使小车所受合力等于橡皮筋的拉力，在未连接橡皮筋前将木板的左端用小 木块垫起，使木板倾斜合适的角度，启动电源，轻推小车，得到的纸带应该是 (填“甲” 或“乙”)；
II.小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，沿木板运动，此过程橡皮筋对小车做的功为W;
III再分别改用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，每次释放小车时：除由静止释放外，还必须 (填写相应实验条件），使得每次每条橡皮筋对小车做的功都为W；
IV.分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度vl、v2、v3……。下图是实验中打出的一条纸带，为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带的 部分进行测量；
V.作出W-v图象，则下列符合实际的图象是 ；
24.组实验时遗忘了上述步骤I操作的情况下也完成了整个实验，那么当小车速 度最大时，橡皮筋处于 状态。（填“伸长”或“原长”）
正确答案
交流
解析
根据电磁打点计时器的工作原理可知，打点计时器使用交流电源.
考查方向
电火花计时器、电磁打点计时器
解题思路
打点计时器使用交流电源.
易错点
掌握电磁打点计时器的工作原理.
正确答案
乙;伸长量都相同，GK，D
解析
I平衡摩擦力后，小车应做匀速运动，所以纸带应该是图乙；
III.橡皮条拉力是变力，采用倍增法增加功；即使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，这时橡皮筋对小车做的功为W；再用完全相同的2条、3条…橡皮筋作用于小车，每次由静止释放小车时橡皮筋的伸长量都相同，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W…
IV.当小车达到最大速度后，做匀速直线运动，根据纸带的GK段测量最大速度．
V.功与速度的平方相对应，所以图象应为D.
考查方向
探究功与速度变化的关系
解题思路
平衡摩擦力后，启动电源，轻推小车，小车做匀速直线运动．橡皮条拉力是变力，采用倍增法增加功，故橡皮条的伸长量应该相同．当小车达到最大速度时，做匀速直线运动．根据W与v的关系确定正确的图线.
易错点
关键理解倍增法的实验原理.
正确答案
伸长
解析
若该小组实验时遗忘了上述步骤I操作的情况下也完成了整个实验，那么当小车速度最大时，弹力和摩擦力相等，弹簧处于伸长状态．
考查方向
探究功与速度变化的关系
解题思路
若未平衡摩擦力，小车速度达到最大时，弹力与摩擦力相等.
易错点
关键分析清楚物体的运动情况，根据物体的运动状态推知物体的受力条件.
在“探究加速度与合外力的关系”实验中（装置如图甲）：
22.下列说法哪些项是正确的 。（填选项前字母）
23.图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，每隔4个点取一个计数点，
分别记为O.A.B.C D，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz．则打B点时小车的瞬时速度大小为 m/s；该小车的加速度是 m/s2。（结果保留两位有效数字）。
正确答案
解析
A、平衡摩擦力时不能将钩码通过细线挂在小车上，故A错误；
B、细线的拉力为小车的合力，所以细线与木板平行，则应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，故B正确；
C、实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，故C正确；
D、为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，故D错误．故本题选：BC
考查方向
探究加速度与物体质量、物体受力的关系
解题思路
掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,理解控制变量法的使用.
易错点
理解实验原理，掌握实验的操作步骤和数据处理以及实验的注意事项是解答的关键.
正确答案
0.080（2分），0.20（2分)
解析
每隔4个点取一个计数点，故T=0.1s，打B点时小车的瞬时速度大小
考查方向
打点计时器系列实验中纸带的处理
解题思路
由纸带上的点的数据读出位移，△x=at2可求得加速度.
易错点
关键掌握匀变速直线运动的公式，注意每隔4个点取一个计数点，时间间隔为T=0.1s.
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