紙帶類模型目錄TOC\o"13"\h\z\u考查方向 2打點計時器的原理、類型、應用要點 2頻閃照相 2紙帶處理數據 4光電門問題 5熱身訓練 8

考查方向打點計時器的原理、類型、應用要點計時儀器的擴展：秒表、光電門等計時儀器利用紙帶計算平均速度利用紙帶計算瞬時速度利用紙帶計算加速度光電門測速度打點計時器的原理、類型、應用要點例題1．（2022·黑龍江·哈師大附中高一期末）某班同學分成兩組來進行“驗證機械能守恒定律”的實驗。甲組同學采用讓重錘自由下落的方法驗證機械能守恒，實驗裝置如圖1所示。試回答以下問題：（1）除帶夾子的重錘、紙帶、鐵架臺（含夾子）、打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還需要使用的器材是___________（選填選項前字母）A．直流電源

B．天平（含砝碼）

C．交流電源

D．刻度尺（2）實驗過程中他們進行了如下操作，其中操作不當的步驟是___________（選填選項前字母）A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上B．先釋放紙帶，后接通電源C．在紙帶上選取適當的數據點，并測量數據點間的距離D．根據測量結果分別計算重錘下落過程中減少的重力勢能及增加的動能（3）按照正確的實驗操作，得到如圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取連續打出的5個點A、B、C、D、E，測得C、D、E三個點到起始點O的距離分別為hc、hD、hE。已知當地重力加速度為g，打點計時器打點的周期為T，設重錘的質量為m，則從打下O點到打下D點的過程中，重錘的重力勢能減少量△Ep=___________，動能增加量△Ek=___________（用上述測量量和已知量的符號表示）【答案】

CD##DC

B

【解析】（1）[1]打點計時器需要用交流電源供電，需要用刻度尺測量電跡之間的距離，由于實驗數據計算時等式兩邊的質量可消去，不需要測量質量，故不需要天平。故選CD。（2）[2]A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上,符合實驗要求，故A正確，不符合題意；B．為充分利用紙帶，應先接通電源，再釋放紙帶，故B錯誤，符合題意；C．在紙帶上選取適當的數據點，并測量數據點間的距離，符合實驗要求，故C正確，不符合題意；D．根據測量結果分別計算重錘下落過程中減少的重力勢能及增加的動能，符合實驗要求，故D正確，不符合題意。故選B。（3）[3]從打下O點到打下D點的過程中，重錘的重力勢能減少量為[4]根據勻變速直線運動的推論，可得打下D點時重錘的速度為重錘的動能增加量為頻閃照相例題．（2022·青海·模擬預測）頻閃攝影是研究物體運動常用的實驗手段，在暗室中，照相機的快門處于常開狀（頻閃儀每隔一定時間發出一次短暫的強烈閃光，照亮運動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置，如圖所示是小球下落時的頻閃照片示意圖，已知頻閃儀每隔閃光一次，當地重力加速度大小為，照片中的數字是豎直放置的刻度尺的示數，單位是cm。利用上述信息可以求出：（1）小球下落至C點時的速度大小為___________m/s（結果保留3位有效數字）。（2）小球下落的加速度大小為___________m/s2（結果保留3位有效數字）。（3）小球下落過程中所受空氣阻力約為重力的___________倍（結果保留2位小數）。【答案】

【解析】（1）[1]由于頻閃照相的時間間隔相同，所以有（2）[2]小球本質做勻加速直線運動，故有解得（3）[3]小球下落過程中有解得紙帶處理數據例題：2020·全國Ⅲ卷·T22）某同學利用圖（a）所示裝置驗證動能定理。調整木板的傾角平衡摩擦阻力后，掛上鉤碼，鉤碼下落，帶動小車運動并打出紙帶。某次實驗得到的紙帶及相關數據如圖（b）所示。已知打出圖（b）中相鄰兩點的時間間隔為0.02s，從圖（b）給出的數據中可以得到，打出B點時小車的速度大小vB=_____m/s，打出P點時小車的速度大小vP=_____m/s（結果均保留2位小數）。若要驗證動能定理，除了需測量鉤碼的質量和小車的質量外，還需要從圖（b）給出的數據中求得的物理量為_________。【答案】①.0.36②.1.80③.B、P之間的距離【解析】[1][2]由勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于平均速度[3]驗證動能定理需要求出小車運動的過程中拉力對小車做的功，所以還需要測量對應的B、P之間的距離。光電門問題例題：（2020·全國Ⅰ卷·T23）某同學用如圖所示的實驗裝置驗證動量定理，所用器材包括：氣墊導軌、滑塊（上方安裝有寬度為d的遮光片）、兩個與計算機相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。實驗步驟如下：（1）開動氣泵，調節氣墊導軌，輕推滑塊，當滑塊上的遮光片經過兩個光電門的遮光時間________時，可認為氣墊導軌水平；（2）用天平測砝碼與砝碼盤的總質量m1、滑塊（含遮光片）的質量m2；（3）用細線跨過輕質定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細線水平拉動滑塊；（4）令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機連接的光電門能測量出遮光片經過A、B兩處的光電門的遮光時間Δt1、Δt2及遮光片從A運動到B所用的時間t12；（5）在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I=________，滑塊動量改變量的大小Δp=________；（用題中給出的物理量及重力加速度g表示）（6）某次測量得到的一組數據為：d=1.000cm，m1=1.50102kg，m2=0.400kg，△t1=3.900102s，Δt2=1.270102s，t12=1.50s，取g=9.80m/s2。計算可得I=________N·s，Δp=____kg·m·s1；（結果均保留3位有效數字）（7）定義，本次實驗δ=________%（保留1位有效數字）。【答案】①.大約相等②.m1gt12③.④.0.221⑤.0.212⑥.4【解析】（1）[1]當經過A,B兩個光電門時間相等時，速度相等，此時由于阻力很小，可以認為導軌是水平的。（5）[2]由I=Ft，知[3]由知(6)[4]代入數值知，沖量[5]動量改變量（7）[6]由定義公式可得，本次實驗某物理課外小組利用如圖甲所示的裝置完成探究小車的加速度與其所受合外力F之間的關系實驗（1）請補充完整下列實驗步驟的相關內容，①用天平測量砝碼盤的質量m0；用游標卡尺測量光板的寬度d，游標卡尺的示數如圖乙所示，則其讀數為___cm；按圖甲所示安裝好實驗裝置，用米尺測量兩光電門之同的距離s；②在砝碼盤中放入適量的砝碼，適當調節長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經過光電門A和光電門B的時間相等；③取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質量m；④讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數字毫秒計分別測出遮光片經過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB；⑤步驟④中，小車從光電門A下滑至光電門B的過程中所受合外力為_____，小車的加速度為：________（用上述步中的物理量表示，重力加速度為g）⑥重新掛上細線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質量和長本板的傾角，重復②～⑤步驟（2）本實驗中，以下操作或要求是為了減小實驗誤差的是_____A．盡量減小兩光電門間的距離sB．盡量增大遮光片的寬度dC．調整滑輪，使細線與長木板平行D．砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量【答案】0.430cm砝碼盤和盤中砝碼的總重力C【解析】(1)①游標卡尺的主尺讀數為：4mm，游標尺上第6個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數為，所以最終讀數為：；⑤取下細繩和砝碼盤后，小車受到的合力即為砝碼盤和盤中砝碼的總重力，；由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度，滑塊通過光電門A速度，滑塊通過光電門B速度，根據可得小車的加速度為：(2)AB．盡量增大兩光電門間的距離s，減小遮光片的寬度d，s距離大一些，d距離小一些，誤差小一些，故AB錯誤；C．調整滑輪，使細線與長木板平行，否則撤去繩子后，合力不等于繩子拉力，故C正確；D．本實驗沒有用砝碼盤和盤中砝碼的重力代替繩子的拉力，不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量，故D錯誤．熱身訓練1.(1)在“用打點計時器測速度”實驗中，電磁打點計時器和電火花計時器都使用________（填“直流”或“交流”）電源．只是電磁打點計時器工作電壓為________．(2)如下圖為物體做勻加速運動時打點計時器打出的一條紙帶，圖中相鄰的點間還有四個點未畫出，已知打點計時器接交流50Hz的電源，則打點計時器打出D點時，物體的速度大小為________m/s，物體運動的加速度大小為________m/s2。(計算結果保留兩位有效數字)2.（2022·福建福州市高三下學期三月質檢）利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖甲所示。實驗步驟如下：①將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1m②將氣墊導軌右端調節高些，以平衡摩擦力③用游標卡尺測量擋光條的寬度d④用刻度尺測出兩光電門A、B中心之間的距離s⑤用天平測出滑塊和擋光條的總質量M、托盤和砝碼的總質量m⑥接通氣源，將滑塊移至光電門A右側某處，待托盤和砝碼靜止不動時，釋放滑塊，且要求托盤和砝碼落地前擋光條已通過光電門B⑦從數字計時器（圖中未畫出）上分別測得擋光條通過光電門A和光電門B擋光所用的時間ΔtA和ΔtB⑧用公式ΔEP=mgs'計算出系統重力勢能減少量，用公式ΔEK計算出系統動能的增加量，通過比較ΔEP和ΔEK是否相等，就能驗證該過程系統機械能是否守恒。上述實驗②步驟有錯，應改為________；實驗⑧步驟中ΔEK表達式有錯，應改為________。某次測量擋光條寬度如圖乙所示，其讀數d=________×103m。3.（2022·陜西渭南·高一期末）（1）李同學用如圖1所示裝置“驗證機械能守恒定律”，關于該實驗，下列說法正確的有________（填序號）。A．不必測量重錘的質量B．重錘應從靠近打點計時器的位置釋放C．打點計時器應該水平固定，保證兩個限位孔的連線水平D．由于阻力的存在，所以減少的重力勢能實際上比增加的動能小（2）劉同學利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律，頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖2中所標數據為實際距離，當地重力加速度g取9.8m/s2，小球的質量m為0.2kg（結果均保留三位有效數字）①由頻閃照片上的數據計算t5時刻小球的速度為v5＝________m/s；②從t2到t5時間內，重力勢能增量ΔEp＝________J，動能減少量ΔEk＝________J；③實驗得到的結論是________。4．（2022·全國·高三課時練習）采用如圖1所示的實驗裝置做“研究平拋運動”的實驗：（1）實驗時需要下列哪個器材________A．彈簧秤B．重垂線C．打點計時器（2）做實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡。下列的一些操作要求，正確的是________；A．每次必須由同一位置靜止釋放小球B．每次必須嚴格地等距離下降記錄小球位置C．小球運動時不應與木板上的白紙相接觸D．記錄的點應適當多一些（3）若用頻閃攝影方法來驗證小球在平拋過程中水平方向是勻速運動，記錄下如圖2所示的頻閃照片。在測得x1，x2，x3，x4后，需要驗證的關系是________。已知頻閃周期為T，用下列計算式求得的水平速度，誤差較小的是________。A．B．C．D．5．（四川省綿陽市20212022學年高一（下）期末教學質量測試物理試題）某實驗小組用如圖甲所示裝置測量木板對木塊的摩擦力所做的功。重物拉著木塊向右先做勻加速運動，重物落地后木塊繼續運動，圖乙是重物落地后打點計時器打出的紙帶，紙帶上的小黑點是計數點，相鄰的兩計數點之間還有4個點（圖中未標出），計數點間的距離如圖乙所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為。（1）可以判斷圖乙所示紙帶的______（填“左端”或“右端”）與木塊連接。根據紙帶數據，可計算出打點計時器打下A、B點時木塊的速度、，其中______（結果保留兩位有效數字）。（2）要測量在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功，還應測量的物理量是______。A．木板長度lB．木塊運動時間tC．木塊質量D．重物質量（3）在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功的計算式為______。（用、和第（2）問中測得的物理量的符號表示）6．（四川省綿陽市20212022學年高一（下）期末教學質量測試物理試題）某同學用如圖（a）所示的裝置比較平拋運動和自由落體運動。實驗如下：（1）小錘打擊彈性金屬片后，A球水平拋出，同時B球被松開，自由下落，觀察到A、B兩球同時落地。關于該實驗及分析判斷，下列說法正確的是______。A．兩球的質量應相等B．改變擊球點離地高度，觀察到A、B兩球也同時落地C．說明做平拋運動的A球與做自由落體運動的B球運動時間相等D．說明做平拋運動的A球在豎直方向上做自由落體運動（2）該同學使用頻閃照相機對A、B球進行頻閃照相，拍攝時使照相機十字準心分別與豎直方向和水平方向對齊，即照片長邊框平行于豎直方向，短邊框平行于水平方向，某次照片局部如圖（b）所示，A、B兩球的像始終在同一水平線上，說明A球在豎直方向上做自由落體運動。用刻度尺對和進行測量，若在誤差范圍之內發現______（填“＞”“＝”或“＜”），即說明A球在水平方向上做勻速運動。（3）圖（b）是按與實際環境1：1比例沖洗的照片，已知照相機頻閃周期為T，用刻度尺測得、和、，則小球平拋初速度大小是______，當地重力加速度大小是______。7．（2022·西藏·林芝市第二高級中學高一期末）某同學做“研究小球做平拋運動”的實驗如圖甲所示（1）該實驗中必須保證的條件和進行的實驗操作是()A．測定平拋小球的質量m

B．保證斜槽光滑C．保證斜槽末端水平

D．測定斜槽頂端到桌面的高度h（2）如圖乙所示是該同學采用頻閃照相機拍攝到的小球做平拋運動的照片，圖乙中背景方格的邊長為，A、B、C是拍下小球的三個位置，如果重力加速度g取，那么：①照相機拍攝時每______s曝光一次；②小球做平拋運動的初速度的大小為______m/s。8．（2022·遼寧·高一期末）在驗證動量守恒定律的實驗中，讓A、B兩滑塊在長直氣墊導軌上相撞。碰撞前B滑塊靜止，A滑塊向B滑塊勻速運動，利用頻閃照相的方法連續四次拍攝的照片如圖所示。已知相鄰兩次閃光的時間間隔為T，且第一次閃光時滑塊A恰好位于坐標處。拍照過程中兩個滑塊均在坐標范圍內，兩個物塊的碰撞時間及閃光持續的時間極短，均可忽略不計。由此照片可判斷：實驗過程中第三次拍照時滑塊A在___________處，A、B兩滑塊的質量之比___________。9.（2019·貴州貴陽一中高三月考）某實驗小組用打點計時器做“測定重力加速度”的實驗。(1)有兩種工作率均為50Hz的打點計時器供實驗選用:電磁打點計時器和電火花打點計時器。為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應選擇______(填“電磁”或“電火花”)打點計時器。(2)用滿足上一問中要求的打點計時器來做實驗，則下列說法正確的是______(填字母)。A．打點計時器應接46V低壓交流電源B．將打點計時器的兩個限位孔調節到同一豎直線上C．實驗中應使重物從靠近打點計時器處釋放D．實驗中應先釋放重物再接通打點計時器電源10.某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖（a）所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物快，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。（1）試驗中涉及下列操作步驟：①把紙帶向左拉直②松手釋放物塊③接通打點計時器電源④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是__________（填入代表步驟的序號）。（2）圖（b）中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結果。打點計時器所用交流電的頻率為50Hz。由M紙帶所給的數據，可求出在該紙帶對應的試驗中物塊脫離彈簧時的速度為_______m/s。比