物理必修 第一册4 实验:用打点计时器测量小车的速度同步测试题

1.4实验：用打点计时器测量小车的速度同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第一册

一、选择题（共15题）

1．下列措施中，有利于减小纸带受到摩擦而产生的误差的是（        ）

A．改用直流6 V 电源

B．电源电压越低越好

C．用皱折的纸带

D．纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜

2．电磁打点计时器的频率是50Hz，其打点周期是（　　）

A．1s B．0.2s C．0.02s D．0.01s

3．打点计时器的打点周期取决于（　　）

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．通过打点计时器得到的一条打点纸带上的点迹分布不均匀，下列判断正确的是（　　）

A．点迹密集的地方物体运动的速度比较大 B．点迹稀疏的地方物体运动的速度比较小

C．点迹不均匀说明物体做变速运动 D．点迹不均匀说明打点计时器有故障

5．某同学在做“练习使用打点计时器”实验时得到一条纸带如图所示A、B、C为相邻的三个计数点，A、B两个计数点间的距离为4.20cm，时间间隔为0.04s，则在打出A、B这两个点的时间间隔内，纸带运动的平均速度大小为（　　）

A．4.20m/s B．2.10m/s C．1.05m/s D．0.85m/s

6．关于打点计时器的使用说法正确的是（　　）

A．电磁打点计时器使用的是6V以下的直流电源

B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动

C．使用的电源频率是100Hz

D．纸带上打的点越密，说明物体运动的越快

7．下列措施中，有利于减小纸带受到摩擦而产生的误差的是

A．将电火花打点计时器改为电磁打点计时器

B．电源电压越低越好

C．用皱褶的纸带

D．纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜

8．在使用打点计时器研究物体做直线运动的说法中，正确的是（       ）

A．先释放物体，后接通电源

B．先接通电源，后释放物体

C．在接通电源的同时释放物体

D．释放物体与接通电源的先后顺序不影响实验结果

9．在用打点计时器获取重物下落的运动信息的实验中，下列说法不正确的是　　

A．先接通电源，后释放纸带

B．打出短线是由于打点针压得过紧

C．电磁打点计时器需要有6V低压直流电源

D．实验中不需要秒表、天平

10．关于打点计时器的使用，下列说法正确的是（　　）

A．电磁打点计时器使用的是10 V以下的直流电源

B．在使用打点计时器时，先让物体运动，再接通打点计时器的电源

C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小

D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快

11．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间，测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，为使更接近瞬时速度，正确的措施是（　　）

A．换用宽度更窄的遮光条

B．提高测量遮光条宽度的精确度

C．使滑块的释放点更靠近光电门

D．增大气垫导轨与水平面的夹角

12．如图为测量小车瞬时速度的实验装置，实验室有6cm，4cm，2cm，1cm四种规格的挡光片可供选择。为能更准确地测出小车经过光电门时的瞬时速度，你选用的挡光片的规格是（　　）

A．6cm B．4cm C．2cm D．1cm

13．为了监控车辆是否超速，交通部门常用测速仪来检测。测速原理如图所示，测速仪前后两次发出并接收超声波信号，再根据两次信号的时间差，测出被测车辆的速度。如果某次检测车速时，第一次从发出至收到超声波信号用了0.3，第二次从发出至收到超声波信号用了0.6s，两次信号发出的时间间隔是2s，则测得汽车的速度为（　　）（假设超声波的速度为340m/s，且保持不变）

A．23.7m/s B．25.5m/s C．51.0m/s D．75.0m/s

14．如图所示为超声波位移传感器的原理示意图。这个系统有一个不动的小盒C，工作时小盒C向被测物体D发出短暂的超声波脉冲，脉冲被匀速直线运动物体反射后又被小盒C接收。根据发射与接收超声波脉冲的时间差和空气中的声速，可以算出运动物体D的速度v。若声速为，C每隔发出一个脉冲，每隔接收一个脉冲，，则（　　）

A．，物体D离C越来越近

B．，物体D离C越来越远

C．，物体D离C越来越近

D．，物体D离C越来越近

15．一打点计时器在纸带上依次打出A、B、C、D、E、F等一系列的点，测得AB＝11.0 mm，AC＝26.5 mm，AD＝40.0 mm，AE＝48.1 mm，AF＝62.5 mm.根据测量数据，下列关于物体在AF段运动速度的判断正确的是(　　)

A．速度不变

B．速度越来越大

C．速度越来越小

D．速度先变大再变小后变大

二、填空题（共4题）

16．位移和时间的测量

（1）两种打点计时器（如图）

a.电磁打点计时器

使用交变电源的计时仪器；工作电压为___________ V，当电源频率是50 Hz时，每隔___________打一次点。

b.电火花打点计时器

使用220 V交变电源，打点周期___________s。

（2）时间的测量

从能够看清的某个点（起始点）开始，往后数出若干个点，例如数出n个点，则纸带从起始点到第n个点的运动时间t=___________n s。

（3）位移的测量

用___________测量纸带上两个点之间的距离，即为相应时间间隔内物体的位移大小。

17．某同学在实验中打出的一条纸带，计时器打点的时间间隔为0.02s。他从比较清晰的点起，每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为______s。

18．在DIS实验中，传感器的作用是：___________，数据采集器的作用是：__________，计算机的作用是：_______________________________________________________.

19．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题：

（1）如图A、B是两种打点计时器的图片，其中A是______打点计时器；

（2）打点计时器使用的电源为______（选填交流或直流）电源；

（3）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是______；

A．先接通电源，后让纸带运动       B．先让纸带运动，再接通电源

C．让纸带运动的同时接通电源       D．先让纸带运动或先接通电源都可以

（4）如果当时电网中交变电流的频率稍有增大，频率从变成了，而做实验的同学并不知道，仍按照进行数据处理，那么速度的测量值与实际值相比______。（选填：偏大、偏小、不变）

（5）在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并按打点的先后顺序取其中的A、B、C、…七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度的对应如图所示。请回答下面的问题：

①实验中打点计时器使用频率为的交流电源，由图可以知道，A、B两点的时间间隔是______，纸带做的是_____（填加速、减速或匀速）直线运动。

②根据图示数据，可求出A点到D点的平均速度是______，D点到G点的平均速度是______（以上计算结果均保留两位小数。

三、综合题（共4题）

20．如图所示是一名同学使用打点计时器所得到的一条纸带，请分析判断，该纸带在什么范围内做匀速直线运动，在什么范围内做变速直线运动?并说明理由。

21．雷达是用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10-4s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经=170s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机的飞行速度约为多少？

22．随着信息技术的发展，中学物理的实验手段也在不断进步．用“位移传感器”把物体运动的位移、时间转换成电信号，经过计算及的处理，可以立刻在屏幕上显示物体运动的速度．

如图是利用位移传感器测量速度的示意图．这个系统由发射器A与接收器B组成，发射器A能够发射红外线（一种特殊的光线）和超声波（一种特殊的声波）信号，接收器B可以接收红外线和超声波信号．发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上或滑轨上．测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲（即持续时间很短的一束红外线和一束超声波）．B接收到红外线脉冲开始计时，接收到超声波脉冲时停止计时．根据两者的时差和空气中的声速，计算机自动算出A与B的距离．

当小车运动到P位置时，由A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，B端接收到两个脉冲的时间差为△t1．经过t时间小车由P位置运动至Q位置，此时再由A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，B端接收到两个脉冲的时间差为△t2．超声波在空气中的传播速度为u．通过计算机的自动运算，可以计算出小车从P到Q的平均速度的大小．根据以上信息解决下列问题：

(1)在该问题中，是否需要考虑红外线的传播时间？请简述理由．

(2)求小车从P运动至Q的平均速度v的表达式．

(3)实际上利用该传感器，我们更希望测得小车瞬时速度的大小．为了测量P点的瞬时速度，那么我们选定的“时间间隔”应当尽量的小．然而本题中有三个时间间隔，△t1、t、△t2．请判断这三个时间间隔中，哪个或者哪几个应当尽量短一些，才能获得更为准确的瞬时速度？请简述理由．

23．在学校运动会中，某同学以12.21s的成绩获得高一年级100m赛跑的冠军。请在图中粗略画出这名同学在比赛中的v-t图像。

参考答案：

1．D

2．C

3．B

4．C

5．C

6．B

7．D

8．B

9．C

10．C

11．A

12．D

13．A

14．C

15．D

16．     6     0.02s     0.02     0.02     刻度尺

17．0.1s

18．     测物理量并将测得的量转化成电信号     将传感器采集到的电信号进行处理后输入计算机     进行软件处理并以各种方式实时显示

19．     电火花计时器     交流     A     偏小     0.10     加速     0.14     0.22

20．

由于打点计时器相邻两点间的时间间隔相等，所以点间距相等的范围对应匀速直线运动，点距不等的范围对应变速直线运动，由题图可知纸带在A、D范围内做变速直线运动，在D、K范围内做匀速直线运动，在K、N范围内做变速直线运动。

21．306 m/s

22．(1)不需要．因为红外线传播速度远大于声波传播速度(2)v=u（3）t应当尽量短一些．t越短，测得的平均速度v就越接近该时刻瞬时速度．

23．

同学百米赛跑时，先经过一段时间的加速运动，待速度达到最大时匀速运动，v-t图像如图所示。