题目内容

18．用打点计时器测速度的实验中，使用的打点计时器有两种，一种是电火花计时器，另一种是电磁打点计时器，其中电火花计时器工作电压是220V交流电压，当电源的频率是50Hz时，每隔0.02s打一个点．随小车一起做匀加速直线运动的纸带上记录下0、1、2、3、4、5等一些计数点，每相邻的两计数点之间，都有四个点未画出，那么从0到3经历的时间是0.3秒．用米尺量出0到l、2、3、4、5的距离分别是2.78cm、6.77cm、11.96cm、18.36cm、25.97cm，则小车在经历记数点3时的速度大小是0.580 m/s，加速度是1.21m/s2（结果保留三位有效数字）

分析 了解打点计时器的原理和具体使用，尤其是在具体实验中的操作细节要明确，要知道打点计时器的打点频率和周期的含义和关系．
根据平均速度法可求得中间时刻的瞬时速度，根据△x=aT2可求得加速度．

解答 解：电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时都使用“交流”电源，电火花计时器的工作电压是220V，当电源的频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点．
相邻计数点间有4个点没有画出，故时间间隔为T=5×$0.02=0.1\\;s$s，因此从0到3经历的时间为t=3T=0.3s；
3点的瞬时速度等于24间的平均速度，则有：
x=18.36-6.77=11.59cm=0.1159m；
则速度v3=$\frac{x}{2T}$=$\frac{0.1159}{0.2}$=0.580m/s；
由△x=aT2可得：
a=$\frac{{x}_{24}-{x}_{02}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（18.36-6.77）-6.77}{4×0.01}$×10-2m/s=1.21m/s2
故答案为：220   0.02   0.3   0.580   1.21

点评 本题考查利用打点计时器求速度和加速度的实验，要注意正确理解打点计时器原理，并能根据平均速度法和△x=aT2求解瞬时速度和加速度，在计算中要注意单位的换算关系不能错．

练习册系列答案
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8．某电解池，如果在1秒钟内共有2.0×1018个二价正离子和4.0×1018个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是（　　）
A．0AB．0.64AC．1.28AD．2.56A
9．利用气势导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示，水平桌面上固定一倾斜的气势导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t．用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度．实验时滑块在A处由静止开始运动．

（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度b，结果如图2所示，由此读出b=3.85mm．
（2）滑块通过B点的瞬时速度可表示为v=$\frac{b}{t}$．
（3）某次实验测得倾角θ=30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统的动能的增加量可表示为△Ek=$\frac{（M+m）{b}^{2}}{2{t}^{2}}$，系统的重力势能的减少量可表示为△Ep=$（m-\frac{M}{2}）gd$．在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep，则可认为系统的机械能守恒．
（4）在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出υ2-d图象如图3所示，并测得M=m，则重力加速度g=9.6m/s2．
6．某同学利用如图1所示的装置来验证由小车与钩码组成的系统机械能守恒
（1）现提供如下器材：
A．小车　
B．钩码　
C．一端带滑轮的长木板　
D．细绳　
E．电火花打点计时器　
F．纸带　
G．毫米刻度尺　
H．游标卡尺　
I．低压交流电源　
J.220V交流电源
实验中不需要的器材是H（填写器材前的字母），还需要的器材是天平．
（2）该同学在平衡摩擦力后进行了验证实验，得到一条纸带，去掉前面比较密集的点，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号为0～6），测出相关距离如图2所示，要验证在第2点与第5点时系统的机械能相等，则应满足关系式mg（d5-d2）=$\frac{1}{2}（M+m）[\frac{（{d}_{6}-{d}_{4}）^{2}}{4{T}^{2}}-\frac{（{d}_{3}-{d}_{1}）^{2}}{4{T}^{2}}]$（设小车质量M，钩码质量m，打点周期为T）．
13．质量相同的两个摆球A和B，其摆线长度不同，lA＞lB，当它们都从同一水平位置，而且摆线都处于水平不松弛状态由静止释放，如图所示，并以此位置为零势面，到达最低点时，以下说法正确的应是（　　）
A．它们对摆线拉力TA=TBB．它们的机械能EA＞EB
C．它们的动能EKA=EKBD．它们的加速度aA＜aB
3．如图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用△t表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．
 
（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点．
②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．
③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m．
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③．
⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点．测量相邻计数点的间距x1，x2，…．求出与不同m相对应的加速度a．
⑥以砝码的质量m为横坐标，$\frac{1}{a}$为纵坐标，在坐标纸上作出$\frac{1}{a}$-m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则$\frac{1}{a}$与m应成线性关系（填“线性”或“非线性”）．
（2）完成下列填空：
①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是远小于小车和砝码的总质量．
②设纸带上相邻两个计数点分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6来表示从O点开始各相邻两个计数点间的距离，用T表示相邻计数点的时间间隔，则该匀变速直线运动的加速度的表达式为a=$\frac{{（{x_4}+{x_5}+{x_6}）-（{x_1}+{x_2}+{x_3}）}}{{9{T^2}}}$（用符号写出表达式，不要求计算）．打E点时小车的速度大小为vE=1.39m/s．（保留3位有效数字）
③图3为所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$，小车的质量为$\frac{b}{k}$．
10．由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处由静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是（　　）
A．小球能从细管A端水平抛出的条件是H＞2R
B．小球落到地面时相对于A点的水平位移为2$\sqrt{RH-2{R}^{2}}$
C．小球释放的高度在H＞2R的条件下，随着H的变大，小球在A 点对轨道的压力越大
D．若小球经过A点时对轨道无压力，则释放时的高度$H=\frac{5}{2}R$
7．电火花打点计时器的工作电压是220伏，使用50HZ的交流电源时，打点的周期是0.02秒．
使用打点记时器时是先按通电源还是先按通物体？
答：先接通电源，后释放物体．
8．美国宇航局科学家宣布，1977年9月5日发射升空的“旅行者1号”探测器经过36年的长途跋涉，终于飞出了太阳系，进入星际空间，则以下说法正确的是（　　）
A．在分析探测器36年的运动时，不能将其视为质点
B．探测器进入星际空间后，要研究它的姿态控制问题时，可以将其视为质点
C．探测器飞出了太阳系进入星际空间后，研究它的运动时仍然可选太阳为参考系
D．由于地球在自转同时又绕太阳公转，所以研究探测器的运动时不能选地球为参照系

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