高中物理第一章实验用打点计时器测速度导.docx
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高中物理第一章实验用打点计时器测速度导
实验:
用打点计时器测速度
【学习目标】
1、了解两种打点计时器的构造、原理和使用方法;
2、会用打点计时器测速度并能作出速度图象。
【预习案】
1、打点计时器
电磁打点计时器是一种使用的计时仪器,工作电压为,当接通电源时,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,振针也就跟着上下振动。
如果电源的频率为50Hz,振针就会通过复写纸每隔在纸带上打出一个小点。
电火花计时器使用时,套在纸盘轴上,并夹在两条白纸带之间,接通交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发生的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴,产生火花放电。
当电源的频率是50Hz时,每隔在纸带上打一个点。
打在纸带上的点,记录了纸带运动的,如果把纸带跟物体连在一起,纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的。
把打点计时器固定在桌子上,然后把纸带装好,先启动,然后用手水平纸带,纸带上打出一行小点,然后立即电源。
2、用打点计时器测瞬时速度
用打过点的纸带,如图。
根据量出的A、D间的距离
和时间间隔
,算出A、D间的平均速度
。
用这个速度代表纸带经过A点时的,如果
再小一些(如A、C之间或A、B之间),用平均速度代表某点的瞬时速度会。
3.用图象表示速度
质点运动的速度可以用图象来表示。
在平面直角坐标系中,用纵轴表示速度,用横轴表示时间,将各个时刻的速度用在坐标平面上表示出来。
然后用,这就是速度一时间图象或v-t图象
自我检测题
1、如图所示,打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量的情况如图所示,纸带在A、C间的平均速度为m/s,在A、D间的平均速度为m/s,B点的瞬时速度更接近于m/s。
2.下列关于打点计时器的说法中正确的是()
A.打点计时器使用直流电源B.打点计时器使用交流电源
C.使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02s
D.使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.1s
3.使用打点计时器时应注意()
A.无论使用电磁打点计时器还是电火花打点计时器,都应该把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面
B.使用打点计时器时,应先接通电源,再拉动纸带
C.使用打点计时器时,拉动纸带的方向应与限位孔平行
D.使用打点计时器时,应将打点计时器先固定在桌子上
4.利用打点计时器打出的纸带()
A.能准确地求出某点的瞬时速度B.只能粗略地求出某点的瞬时速度
C.能准确地求出某段时间内的平均速度
D.可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度
5.在“用打点计时器测速度”的实验中,某次实验中的纸带如图所示,取O为起点位置,每隔5个间隔为一个计数点。
实验使用的电源是50Hz的低压交流电源,其中OA=0.60cm,OB=2.4cm,OD=9.60cm。
已知物体在相等时间内位移的增量相同。
则OC距离是cm;在B计数点处的瞬时速度
=m/s。
(图中单位为cm)
【探究案】
练习使用电磁打点计时器.
(1)把电磁打点计时器固定在桌子上面。
(2)接通6V以下交流电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点,立即关闭电源。
(3)取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点,如果数出n个点,点之间的间隔数为(n-1)个,用Δt=0.02(n-1)s,计算出纸带从第一个点到第n点的运动时间。
(4)用刻度尺测量出从第一个点到第n个点的距离Δχ。
利用公式v=Δχ/Δt计算出纸带在这段时间内的平均速度,把测量和计算的结果填入表1中。
表1:
纸带在某段时间内的平均速度
点数n
点间隔数n-1
运动时间Δt(s)
位移Δχ(m)
平均速度v(m/s)
(5)把打点计时器固定在长木板上,钩码通过细线拴在小车前,小车后连接纸带,打开电源,钩码拉着小车打出一条纸带。
在纸带上找出连续的六个点,分别标上记号A、B、C、D、E、F,用刻度尺量出相邻的两点间的距离Δχ1,Δχ2,Δχ3,Δχ4,Δχ5,把数据填入表2,根据这些数据,判断纸带的这段运动是匀速运动还是变速运动,是加速运动还是减速运动,并写明理由。
表2:
纸带的运动情况
A和B的距Δχ1(m)
B和C的距离Δχ2(m)
A和B的距Δχ3(m)
D和E的距离Δχ4(m)
E和F的距离Δχ5(m)
平均速度
判断结果和理由:
(6)在纸带上方选取点能看清的一段,将某个能看清的点表为0,以后每隔0.1s标一个测量点,测量包含某个测量点在内的一段位移Δχ,记录在表3中,同时记录对应的时间Δt(设电源频率是50Hz)。
表3:
纸带在几段时间中的位移和平均速度
位置
0
1
2
3
4
5
Δχ(m)
Δt(s)
v(m/s)
(7)建立v-t坐标系,在坐标纸上画出小车的速度时间图像,并从图像上说明小车的运动情况。
二、当堂检测——有效训练,反馈矫正
1.根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的物理量是 ()
A.时间间隔B.平均速度C.位移D.瞬时速度
2.某同学将纸带穿过限位孔,接通打点计时器的电源,拉动纸带,但在纸带上打不上点,其可能原因是()
A.复写纸放反B.使用了直流电源C.振针过短D.纸带运动过快
3.打点计时器打点的周期,决定于()
A.交流电压的高低B.交流电的频率;
C.永久磁铁的磁性强弱;D.振针与复写纸间的距离.
4.在“练习使用打点计时器”的实验中,下列操作正确的是()
A.打点前,小车应靠近打点计时器,要先接通电源,待计时器开始打点再释放小车;
B.要舍去纸带上密集点,然后选取计数点。
C.打点频率为50Hz,每四个点取一个计数点,则计数点之间的时间间隔为0.01S。
D.实验中应使小车速度尽量小些。
5.一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,这可能是因为
A.打点计时器错接在直流电源上;B.电源电压不稳定;
C.打点计时器使用的电压频率不稳定;D.振针到复写纸片的距离太小
课后练习与提高:
6.在练习使用打点计时器的实验中,某同学操作中有以下实验步骤,步骤顺序排列正确的是()
①把计时器上的电源插头插在交流220V电源插座上,按下脉冲输出开关,用手水平的拉动两条纸带,纸带上就打下一列小点
②把电火花计时器固定在桌子上
③将纸带穿过打点计时器的限位孔,检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上,检查两条白纸带是否已经正确的穿好,墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间
④用刻度尺测量纸带通过的距离x
⑤取下纸带数一下纸带上共有多少个点,记为N,则点子的间隔数为(N-1),纸带的运动时间为(N-1)
0.02s
⑥计算纸带运动的平均速度:
v=Δx/Δt,把结果填入下表:
A.①②③④⑤⑥B.②③①④⑤⑥C.②③①⑤④⑥D.②①③⑤④⑥
7.质量都是m的物体在水平面上沿直线运动,图1-4中,A、B、C、D是它的运动图象,由图象可知()
A.图B表明物体做匀速运动B.图C表明物体做减速直线运动
C.图D表明物体做加速直线运动D.图A表明物体做匀速运动
8.如图1-5所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分,从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6,现在量得0、1间的距离x1=5.18cm,1、2间的距离x2=4.40cm,2、3间的距离x3=3.62cm,3、4间的距离x4=2.78cm,4、5间的距离x5=2.00cm,5、6间的距离x6=1.22cm(f=50Hz)
⑴根据上面记录,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中。
⑵根据
(1)中表格,在图1-6中画出小车的速度时间图象。
并说明小车速度变化特点。
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.如图所示,3根轻绳悬挂着两个质量相同的小球并保持静止,绳AD与AC垂直.现对B球施加一个水平向右的力F,使B缓慢移动到图中虚线位置,此过程中AD、AC两绳张力TAC、TAD的变化情况是()
A.TAC变大,TAD减小
B.TAC变大,TAD不变
C.TAC减小,TAD变大
D.TAC不变,TAD变大
2.图甲为远距离输电示意图,理想升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000,理想降压变压器原、副线圈匝数比为1000∶1,输电线的总电阻为1000Ω,若升压变压器的输入电压如图乙所示,用户端电压为220V.下列说法正确的是()
A.输电线中的电流为3A
B.电站输出的功率为7500kW
C.输电线路损耗功率为90kW
D.用户端交变电流的频率为100Hz
3.如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,一半处在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B。
开始时,磁场与线圈平面垂直,现使线圈以角速度
绕
匀速转过
,在此过程中,线圈中产生的平均感应电动势为
A.
B.
C.
D.
4.在2018年平昌冬奥会冰壹比赛中,某队员利用红壶去碰撞对方静止的蓝壶,如图a所示,两壶发生对心正碰,碰后运动员用冰壶刷擦蓝壶前进方向上的冰面来减小阻力,碰撞前后两壶的速度时间图像如图中的实线所示,两冰壶质量相同,则
A.两壶碰撞为弹性碰撞
B.碰后两壶相距的最远距离为1.1m
C.碰后红、蓝两壶的滑动摩擦力相同
D.碰后蓝壶的加速度大小为0.10m/s²
5.如图所示,质量为
的木块在质量为
的长木板上向左滑行,木块同时受到向右的拉力F的作用,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数
,木板与地面间的动摩擦因数为
,则
A.木块受到木板的摩擦力的大小等于F
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是
C.木板受到地面的摩擦力的大小一定是
,方向向右
D.只要F足够大,木板就可能运动
6.在同一条笔直的公路上行驶的三辆汽车a,b,c,它们的x-t图象如图所示汽车a对应的图象是条抛物线,其顶点坐标为(0,10),下列说法正确的是()
A.b和c两汽车做匀速直线运动,两汽车的速度相同
B.在
内,a,b两汽车间的距离均匀增大
C.汽车c的速度逐渐增大
D.汽车a在5s末的速度为
二、多项选择题
7.热学中有很多图像,对下列一定质量的理想气体图像的分析,正确的是_______。
A.甲图中理想气体的体积一定不变
B.乙图中理想气体的温度一定不变
C.丙图中理想气体的温度一定不变
D.丁图中理想气体从P到Q,可能经过了温度先降低后升高的过程
E.戊图中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度
8.如图为洛伦兹力演示仪的结构图。
励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外,电子束由电子枪产生,其速度方向与磁场方向垂直。
电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制,磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。
下列说法正确的是()
A.仅增大励磁线圈的电流,电子束径迹的半径变大
B.仅提高电子枪的加速电压,电子束径迹的半径变大
C.仅增大励磁线圈的电流,电子做圆周运动的周期将变小
D.仅提高电子枪的加速电压,电子做圆周运动的周期将变大
9.如图所示为远距离输电的原理图,升压变压器的变压比为a,降压变压器的变压比为b,输电线的电阻为R,升压变压器和降压变压器均为一理想变压器,发电机输出的电压恒为U,若由于用户的负载变化,使电压表V2的示数增大了
,则下列判断正确的是()
A.电压表V1的示数不变B.电流表A2的示数增大了
C.电流表A1的示数减小了
D.输电线损失的功率减小了
10.下列说法正确的是___________。
A.饱和蒸汽是指液体不再蒸发,蒸汽不再液化时的状态
B.在晶体熔化过程中,尽管晶体的温度保持不变,但内能却会增加
C.当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越小
D.密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高,压强增大,是由于分子热运动的平均动能增大
E.在“用油膜法测分子直径”的实验中,作出了把油膜视为单分子层、忽略油酸分子间的间距并把油酸分子视为球形这三方面的近似处理
三、实验题
11.利用气垫导轨验证机械能守恒定律.实验装置示意图如图1所示:
(1)实验步骤:
①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,将导轨调至水平;
②用游标卡尺测量挡光条(固定在滑块上)的宽度d,结果如图2所示,由此读出d=__________mm;
③由导轨刻度尺读出两光电门中心之间的距离x;
④将滑块移至光电门1右侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2;
⑤从数字计时器上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间分别为△t1和△t2;
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.
(2)用表示直接测量的字母写出下列所求物理量的表达式:
①当滑块通过光电门2时,系统的速率为______________;
②如果表达式__________成立,则可认为验证了机械能守恒定律.已知重力加速度为g.
12.如图所示截面为三角形的三棱柱玻璃砖置于水平面,玻璃砖两底角分別为60°、15°,玻璃砖的高为2h,建立如图所示直角坐标系。
在纸面内的一束单色光从玻璃砖的AB边上P射入(P点未画出),玻璃砖对该单色光的折射率n=
。
已知从P点进入的折射光经过D(0,h)点且平行于x轴。
求.
(1)P点坐标及入射角
;
(2)光在玻璃砖内发生全反射的次数及从射入P点到有光射出玻璃砖所需要的时间t(光在真空中传播速度为c,sin15°=
,cos15°=
,tan15°=2-
)。
四、解答题
13.一辆货车正以12m/s的速度在平直公路上前进,发现有货物掉下后,立即松开油门以大小为
的加速度做匀减速直线运动,货车开始做匀减速直线运动的同时,在其后面16m处一辆自行车上的人立即拾到货物从静止出发,以
的加速度同方向追赶货车,已知自行车能达到的最大速度为8m/s,求:
(1)货车做匀减速运动的位移大小;
(2)自行车至少经过多长时间能追上货车。
14.如图所示是在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐横波,实线是t=0时刻的波形图,虚线是t=0.2s时刻的波形图。
①若波沿x轴负方向传播,求它传播的速度。
②若波沿x轴正方向传播,求它的最大周期。
③若波速是25m/s,求t=0时刻P点的运动方向。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
C
B
A
B
C
D
二、多项选择题
7.ACE
8.BC
9.AC
10.BDE
三、实验题
11.90
12.
(1)(
h,h),45度
(2)
四、解答题
13.
(1)36m;
(2)8.5s.
14.
(1)
(2)
(3)沿y轴负方向。
高考理综物理模拟试卷
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一、单项选择题
1.如图所示,横截面为直角三角形的斜劈P,靠在粗糙的竖直墙面上,力F通过球心水平
作用在光滑球Q上,系统处于静止状态.当力F增大时,系统仍保持静止。
下列说法正
确的是
A.斜劈P对竖直墙壁的压力增大
B.斜劈P所受合外力增大
C.球Q对地面的压力不变
D.墙面对斜劈P的摩擦力增大
2.宇宙中存在着一些离其它恒星较远的三星系统,其中有一种三星系统如图所示,三颗恒星质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点,三角形边长为R,忽略其它星体对它们的引力作用,三星在同一平面内绕三角形中心O做高速圆周运动,引力常量为G,则()
A.每颗星做圆周运动的线速度为
B.每颗星做圆周运动的角速度为
C.每颗星做圆周运动的周期为
D.每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关
3.真空中有两个相同的可以看成点电荷的带电金属小球A、B,两小球相距L固定,A小球所带电荷量为-2Q、B所带电荷量为+4Q,两小球间的静电力大小是F,现在让A、B两球接触后,使其距
离变为2L.此时,A、B两球之间的库仑力的大小是()
A.
B.
C.
D.
4.在光滑水平面上,质量为m的小球A正以速度v0匀速运动。
某时刻小球A与质量为3m的静止小球B发生正碰,两球相碰后,A球的动能恰好变为原来的
。
则碰后B球的速度大小是()
A.
B.
C.
或
D.无法确定
5.如图所示的两个斜面,倾角分别为37°和53°,在顶点两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出,小球都落在斜面上,若不计空气阻力,则A、B两个小球平抛运动时间之比为()
A.1:
1B.4:
3C.16:
9D.9:
16
6.一可以看做质点的飞行器在太空中做匀速直线运动,现开动飞行器的侧向小型火箭喷气,对其施加一方向与原运动方向垂直、大小保持不变的力,且原来作用在飞行器上的力不发生改变,且不计整体质量的变化,则
A.飞行器速度大小与时间成正比
B.飞行器加速度与速度方向的夹角越来越大
C.飞行器单位时间内速率的变化量不变
D.飞行器单位时间内动量的变化量不变
二、多项选择题
7.如图所示,质量为m的物块A和质量为M的重物B由跨过定滑轮O的轻绳连接,A可在竖直杆上自由滑动。
当A从与定滑轮O等高的位置无初速释放,下落至最低点时,轻绳与杆夹角为37°。
已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计一切摩擦,下列说法正确的是()
A.物块A下落过程中,A与B速率始终相同
B.物体A释放时的加速度为g
C.M=2m
D.A下落过程中,轻绳上的拉力大小始终等于mg
8.下列说法正确的是______
A.熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B.在绝热条件下压缩气体,气体的内能一定增加
C.人对空气干爽与潮湿的感受主要取决于空气的相对湿度
D.液体具有流动性是因为液体分子具有固定的平衡位置
E.当两分子间距离为r0时,分子力为0;当分子间距离小于r0时,分子间表现为斥力
9.空间某一静电场的电势
在
轴上分布如图所示,
轴上两点B、C点电场强度在
方向上的分量分别是
、
,下列说法中正确的有
A.
的大小大于
的大小
B.
的方向沿
轴正方向
C.电荷在
点受到的电场力在
方向上的分量最大
D.负电荷沿
轴从
移到
的过程中,电场力先做正功,后做负功
10.如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的MN两点,A上带有
的正电荷。
两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为
和
。
A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2kg(重力加速度取
;静电力常量
,AB球可视为点电荷)则
A.支架对地面的压力大小为2.0N
B.两线上的拉力大小
C.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小为
D.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小
三、实验题
11.如图,上端开口的圆柱形气缸竖直放置,横截面积为
,一定质量的气体被质量为2kg的光滑活塞封闭在气缸内,
(1)其压强为多少pa。
(2)若从初温27℃开始加热气体,使活塞离气缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m,则此时气体的温度为多少℃。
(大气压强取1.0×
,g取
)
12.打点计时器和数字计时器是高中物理研究物体运动中重要的实验仪器,如图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的打点计时器,图丙为连接光电的数字计时器。
请回答下面的问题:
(1)图甲是________(选填“电磁”或“电火花”)打点计时器,电源采用的是________(选填“交流4~6V”“交流220V”或“四节干电池”).
(2)图丙中,若已知物体挡光宽度为
,物体经过光电门用时
,则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为
________.
四、解答题
13.2012年11月,我国舰载机在航母上首降成功。
假设着舰过程中航母静止不动,某一舰载机质量
,着舰速度
,着舰过程舰载机发动机的推力大小恒为
,若空气阻力和甲板阻力保持不变。
(1)若飞机着舰后,关闭发动机,仅受空气阻力和甲板阻力作用,飞机将在甲板上以
的加速度做匀减速运动,航母甲板至少多长才能保证飞机不滑到海里;
(2)为了让飞机在有限长度的跑道上停下来,甲板上设置了阻拦索让飞机减速,同时考虑到飞机尾钩挂索失败需要复飞的情况,飞机着舰时并不关闭发动机。
若飞机着舰后就钩住阻拦索,如图所示为飞机钩住阻拦索后某时刻的情景,此时飞机的加速度大小
,速度
,阻拦索夹角
,两滑轮间距
,
,
。
求此时阻拦索承受张力
的大小和飞机从着舰到图示时刻阻拦索对飞机所做的功
。
14.如图甲所示,倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行。
现将一质量m=2kg的小物体轻轻放在传送带的A端,物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示,2s末物体到达B端,取沿传送带向下为正方向,g=10m/s2,求:
(1)小物体在传送带A、B两端间运动的平均速度v;
(2)物体与传送带间的动摩擦因数μ。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
A
B
B
A
D
D
二、多项选择题
7.BC
8.BCE
9.AD
10.BC
三、实验题
11.
(1)
(2)33℃
12.电磁交流4-6V
四、解答题
13.
(1)航母甲板至少625m长才能保证飞机不滑到海里;
(2)此时拦阻索承受的张力大小为8.5×105N,飞机从着舰到图示时刻,拦阻索对飞机做的功为﹣1.24×107J
14.
(1)
(2)0.5
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- 高中物理 第一章 实验 打点 计时器 测速