打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材,请完成下列有关问题.
(1)如图所示是两种打点计时器的图片,其中图乙是________(选填“电磁打点”或“电火花”)计时器.
(2)关于上述两种打点计时器,下列说法正确的是__________.
A.甲图中的打点计时器使用直流电源,乙图中的打点计时器使用交流电源
B.它们都使用10 V以下的交流电源
C.当电源频率为50 Hz时,它们都是每隔0.02 s打一个点
D.乙图中的打点计时器工作时,纸带运动受到的阻力较小,所以实验误差也较小
电火花 CD
【解析】
(1)图甲中的是电磁打点计时器,图乙中的是电火花计时器
(2)ABC.电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源,电磁打点计时器工作电压是6 V以下,电火花计时器工作电压是220 V,当电源的频率为50 Hz时,它们都是每隔0.02 s打一次点,AB错误,C正确;
D.火花计时器工作时,纸带运动受到的阻力较小,误差较小,D正确.
如图所示是一打点计时器打出的纸带,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出,测得各计数点到0点的距离如图所示,求出各计数点的瞬时速度并画出v-t图像.
0.195m/s;0.40m/s;0.61m/s;0.69m/s;0.70m/s;
【解析】
0点和2点离1点最近,求出0点和2点之间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度,同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出0和6两个点的瞬时速度不便求出.然后画出图线,注意相邻计数点间的时间间隔.各段时间的平均速度作为1、2、3、4、5点的瞬时速度分别为;;;;.再以O点为坐标原点建立直角坐标系,横坐标表示时间,纵坐标表示速度,在直角坐标系中描点,然后连线得到v-t图像如图所示.
像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用图乙所示装置测量,乙图中MN是水平桌面,PQ是长1 m左右的木板,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出.让滑块从木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10-2 s和2.0×10-2 s.用游标卡尺测量小滑块的宽度d.读出滑块的宽度d=5.015 cm.则滑块通过光电门1的速度v1=________m/s,滑块通过光电门2的速度v2=________m/s.
1.003 2.508
【解析】
利用平均速度代替瞬时速度,因此有:
同理.
如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带(纸带的左端先通过打点计时器).从点迹的分布情况可以判断:纸带________是匀速通过打点计时器的,纸带________是越走越快的,纸带________是开始越走越快,后来又越走越慢的.若所用电源的频率是50 Hz,图中D纸带,从A点通过计时器到B点通过计时器,历时________s,位移为________m,这段时间内纸带运动的平均速度是________m/s,BC段的平均速度是________m/s,AD段的平均速度是________m/s(保留两位小数)
A
B
C
D
A C B D 0.04 0.27 6.75 11.00 7.88
【解析】
速度是单位时间内物体所通过的位移.打下纸带上相邻两点的时间间隔相等,因此物体匀速运动时,相邻两点间的距离相等,所以A、C纸带是匀速通过打点计时器的;
B纸带相邻两点间距离越来越大,则其速度越来越大,因此B纸带是越来越快地通过打点计时器的;
D纸带相邻两点间的距离先变大,后变小,说明其速度先变大后变小,因此D纸带是开始越走越快,后来又越走越慢的.
所用电源的频率是50 Hz,则相邻两点间的时间间隔为0.02 s,从A点到B点有两段时间间隔,所以从A点通过计时器到B点通过计时器,历时0.04 s,位移为0.27 m,这段时间内纸带的平均速度为:
代入数值得平均速度为6.75 m/s.同理可得,BC段的平均速度为11.00 m/s,AD段的平均速度为7.88 m/s.
图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.
①已知打点计时器电源频率为50Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________.
②ABCD是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中读出A、B两点间距s __________;C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字).
0.02s 0.68~0.72cm 0.100m/s
【解析】
①纸上打相邻两点的时间间隔s,
②根据刻度尺的读数原理可知A、B间的距离S=0.70cm.B、D间的时间间隔s,根据匀变速直线运动的推论,可得C点对应的速度m/s.
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