打点计时器测速度和加速度

题组层级快练(六)

1．(2016·海南)某同学利用图(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化．物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码．打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz.纸带穿过打点计时器连接在物块上．启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动．打点计时器打出的纸带如图(b)所示(图中相邻两点间有4个点未画出)．

根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动．回答下列问题：

(1)在打点计时器打出B 点时，物块的速度大小为________m/s.在打出D 点时，物块的速度大小为________m/s ；(保留两位有效数字)

(2)物块的加速度大小为________m/s 2.(保留两位有效数字) 答案 (1)0.56 0.96 (2)2.0

解析 (1)根据匀变速直线运动的中间时刻的速度等于该过程的平均速度，可知v B ＝

x AC

2T

＝4.61＋6.590.2×10－2 m/s ＝0.56 m/s ，v D ＝x CE 2T ＝8.61＋10.61

0.2×10－2 m/s ＝0.96 m/s ；(2)由逐差法可得加速度a ＝x CE －x AC 4T 2＝10.61＋8.61－6.59－4.614×0.1

2×10－2 m/s 2＝2.0 m/s 2. 2．(2015·课标全国Ⅱ)某学生用图甲所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了5个连续点之间的距离．

(1)物块下滑时的加速度a ＝________ m/s 2；打C 点时物块的速度v ＝________ m/s ； (2)已知重力加速度大小为g ，求出动摩擦因数μ，还需测量的物理量是________(填正确答

案标号)．

A ．物块的质量

B ．斜面的高度

C ．斜面的倾角

答案 (1)3.25 1.79 (2)C

解析 (1)根据纸带数据可知：加速度a ＝（x CD ＋x DE ）－（x AB ＋x BC ）

4T 2

＝3.25 m/s 2；打C 点时物块的速度v C ＝x BD

2T

＝1.79 m/s

(2)由牛顿第二定律，得加速度a ＝gsin θ－μg cos θ，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角．

3．(2016·浙江五校联考)如图1所示的(图中长木板水平固定)是高中物理常用的力学实验装置，现用该装置完成测定木块运动加速度a

图1

(1)下例实验照片中是否有实验错误、不合理或不必要之处？若存在问题，请指明问题所在．

A

B

(2)如图2所示为从实验中得到的一条认为最能反映木块匀变速运动纸带的一部分，0，1，2，3，4，5，6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出，从纸带上测得x 1＝3.20 cm ，x 2＝4.52 cm ，x 5＝8.42 cm ，x 6＝9.70 cm ，则木块的加速度大小a ＝________(保留两位有效数字)

图2

(3)下列哪些措施能有助于减小实验的误差()

A．选用输出电压稳定性更佳的稳恒电源

B．选用输出电压变化周期更稳定的交流电源

C．调节滑轮高度，使拉线与长木板平行

D．实验中满足砝码盘和砝码的总质量为m远小于木块的质量M

E．实验前先平衡滑块与木板间的摩擦力

答案(1)照片A：实验有错误之处，选用蓄电池作为电源．照片B：实验有不合理之处，木块起始点离打点计时器过远．(2)a＝1.3 m/s2(3)BC

解析(1)照片A：实验有错误之处，选用蓄电池作为电源．照片B：实验有不合理之处，木块起点离打点计时器过远．

(2)根据x5－x1＝4a1T2；x6－x2＝4a2T2；解得a＝x6＋x5－x2－x1

8T2

＝

（9.70＋8.42－4.52－3.20）×10－2

8×0.12

m/s2＝1.3 m/s2；

(3)选用输出电压稳定性更佳的稳恒电源对实验无影响，A项错误；选用输出电压变化周期更稳定的交流电源可使打点周期稳定，减小误差，B项正确；调节滑轮高度，使接线与长木板平行，可减小误差，C项正确；测定木块的加速度不需要满足砝码盘和砝码的总质量为m 远小于木块的质量M，也不需要实验前先平衡滑块与木板间的摩擦力，D、E项错误；故选B、C项．

4．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示是一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50 Hz.

(1)在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为v B＝________m/s；v C＝________m/s；v D＝________m/s.

(2)在如图所示的坐标系中画出小车的v－t图像．

(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________，此速度的物理含义是________． 答案 (1)1.38 2.64 3.90 (2)、(3)见解析

解析 (1)某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，所以B 点的瞬时速度 v B ＝s AC 2T ＝0.276 00.2

m/s ＝1.38 m/s

C 点的瞬时速度v C ＝s B

D 2T ＝0.528 00.2 m/s ＝2.64 m/s

D 点的瞬时速度v D ＝s C

E 2T ＝0.780

0.2 m/s ＝3.90 m/s

(2)根据以上数据作出小车的v －t 图像，如图所示．

(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度约为v ＝0.2 m/s.此速度的物理含义是表示0时刻小车经过A 点时的速度．

5．某同学用如图所示的装置测定重力加速度：

(1)电火花计时器的工作电压为________，频率为________．

(2)打出的纸带如下图所示，实验时纸带的________端应和重物相连接．(选填“甲”或“乙”)