用打点计时器测速度的实验高一物理

物理·必修1(人教版)

第四课时实验：用打点计时器测速度

水平测试

1．(双选)一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能因为()

A．打点计时器错接在直流电源上

B．电源电压不稳定X| k |B| 1 . c|O |m

C．打点计时器使用的电压过高

D．振针到复写纸片的距离太小

解析：电压过高、振针到复写纸片的距离太小，使振针振动中与纸带接触时间过长．

答案：CD

2．下列关于电火花计时器和电磁打点计时器的说法中，正确的是()

①电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源②两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样③电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸④电磁打点计时器打点的是电火花

和墨粉

A．①②B．③④

C．①③D．②④

解析：电磁打点计时器在纸带上是靠振针和复写纸打点，而电火花计时器是靠电火花和墨粉打点，所以③④均错误．故A项正确．答案：A

3．下列为同一打点计时器打出的4条纸带，其中平均速度最大的是哪一条(打点时间间隔均相同)？()

答案：A

4．如图所示是某位同学练习使用打点计时器得到的纸带，纸带向左通过打点计时器，从点迹的分布情况可以看出：纸带________是匀速通过打点计时器的，纸带________是越走越快的，纸带________先是越走越快后来是越走越慢．

解析：从打点计时器打好的纸带看，每相邻两个点迹之间的时间间隔相等，都是0.02 s，图甲中纸带相邻的点迹间的距离相等，说明

这条纸带是匀速运动的．纸带乙的相邻的点迹间的距离越来越大，说明相等的时间内位移越来越大，说明物体的速度越来越大．纸带丙所描述的是相邻点迹间的距离先增加后减小，说明纸带运动是先快后慢的．

答案：甲乙丙

5．用打点计时器测速度，得到如图所示一段纸带，测得AB＝7.65 cm，BC＝9.17 cm，已知交流电的频率为50 Hz，则打B点时物体的瞬时速度为________m/s，物体运动速度变化的特点是___________________________________________________________ _____________．

解析：v B＝v－AAC＝AB＋BC

4T＝

7.65 cm＋9.17 cm

4×0.02 s＝

16.82 cm

4×0.02 s＝

16.82×10－2 m

4×0.02 s＝16.82

4×2

m/s＝2.10 m/s.

相邻两计时点之间的距离随时间逐渐增大，故物体做加速运动，即速度增大．

答案：2.10速度增大

6．某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率为50 Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：x A＝

16.6 mm，x B＝126.5 mm，x D＝624.5 mm.

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.w W w . x K b 1.c o M

(2)打C点时物体的速度大小为________m/s.(取2位有效数字)

解析：由打点计时器的工作电压频率和打出的纸带上每隔4个点取一个计数点，可知相邻两计数点的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s．虽然计数点C至计数点D之间有污染，但只要知道B、D间的距离就可以根据“平均速度等于中间时刻的瞬时速度”这一结论算出

C点的速度，即v C＝x D－x B

2T＝2.5 m/s.

答案：(1)0.1(2)2.5

素能提高

7．用气垫导轨和数字计时器能够更精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计时器记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11 s，已知遮光板的宽度为3.0 cm，试分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大

小．(计算结果均保留两位小数)

解析：由v＝s

t，得

滑块通过第一个光电门的速度

v1＝s1

t1＝

0.03

0.29m/s＝0.10 m/s.

滑块通过第二个光电门的速度

v2＝s2

t2＝

0.03

0.11m/s＝0.27 m/s.

答案：0.10 m/s0.27 m/s

汽车上的速度计

为了知道汽车行驶的速度和经过的里程数，汽车上装有车速里程表．这是一种组合仪表．车速里程表通过转轴和变速器连接．汽车驱动轮的运动经减速器、传动轴、变速器和转轴传至车速里程表的接头，并经过仪表内部的减速机械和电磁感应作用分别指示出汽车行驶过的里程与车速．

车速里程表所指示的汽车行驶速度，实际上是通过测量汽车驱动轮的转速换算出来的．测量转速的仪表种类很多，有离心式转速表、磁转速表、直流电转速表、交流电转速表等．

通常多采用磁转速表，它的原理是通过测量旋转磁场跟它在金属罩内产生的电流间的相互作用力测出车速的．新课标第一网上图为车速里程表中测量车速部分的示意图．转轴1的下端通

过一系列传动机械同汽车驱动轮相连，随驱动轮旋转而旋转．转轴

1上端铆接一永久磁铁2，磁铁外面罩着铝罩3，铝罩3固定在针轴4上．当磁铁2随驱动轮旋转时，铝罩中产生感应电流．根据楞次

定律，感应电流的磁场与磁铁的磁场相互作用，要阻碍磁铁与铝罩的相对旋转，于是铝罩克服游丝弹簧5的弹力扭转一个角度，这个角度与磁铁2的角速度成正比，也就是与驱动轮的每分钟转数成正比．因此，在表盘6上用均匀刻度标出车速值，从指针7的扭转角度就可以知道车速．