專項15練習使用打點計時器(解析版)

2021屆高考物理實驗專項突破一練心使用打點計時器（2021.廣東高三專題練習）如圖是用DIS測定小車的加速度的實驗裝置。⑴信號發(fā)射部分和信號接收部分組成傳感器，其中A是信號部分。（2）實驗獲得的v-t圖如圖所示，是一輛從斜面下滑的小車運動的v-t圖，由圖可知，小車在AB段的運動可以近似地看作運動，小車在AB段的加速度是m/s2,小車在AB段的位移是m?！敬鸢浮课灰瓢l(fā)射勻加速直線20.12【詳解?】（1）口］［2］信號發(fā)射部分和信號接收部分組成位移傳感器，其中A是信號發(fā)射部分。（2）［3］由圖可知，AB段為直線則，小車在AB段的運動可以近似地看作勻加速直線運動;［4］小車在AB段的加速度是⑸小車在AB段的位移是（2021.廣東高三專題練習）位移傳感器由發(fā)射器和位移傳感器由發(fā)射器和接收器組成，發(fā)射器內(nèi)裝有紅外線和超聲波發(fā)射器，接收器內(nèi)裝有紅外線和超聲波接收器。（1）如圖，固定在被測運動物體上的發(fā)射器向接收器同時發(fā)射一個紅外線脈沖和一個超聲波脈沖，接收器收到紅外線脈沖時開始計時ti,收到超聲波脈沖時停止計時t2。已知超聲波在空氣中的傳播速度為v（紅外線傳播時間極短，可忽略），發(fā)射器和接收器之間的距離S=O（2）某小組設計了使用位移傳感器的圖示實驗裝置測量木塊下滑的加速度，讓木塊從傾斜木板上一點A靜止釋放，計算機描繪了滑塊相對傳感器的位移隨時間變化規(guī)律如圖所示。根據(jù)圖線計算to時刻速度丫=，木塊加速度a=（用圖中給出的so、si>S2、to表示）?！敬鸢浮縮二【答案】s二一—-22to,2

0【詳解】因紅外線傳播的時間可忽略，則接收器收到紅外線脈沖時開始計時的時刻也就是超聲波發(fā)生的時刻為5超聲波接收的時刻為t2,可知超聲波傳播的時間為則發(fā)射器和接收器之間的距離⑵⑵根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間內(nèi)中點時刻的瞬時速度，得⑶木塊的加速度（2021?廣東高三專題練習）在高架道路上，一般限速80km力。為了監(jiān)控車輛是否超速，設置了一些“電子警察”系統(tǒng)，其工作原理如圖所示：路面下相隔L埋設兩個傳感器線圈A和B,當有車輛經(jīng)過線圈正上方時，傳感器能向數(shù)據(jù)采集器發(fā)出一個電信號：若有一輛汽車（在本題中可看作質(zhì)點）勻速經(jīng)過該路段，兩傳感器先后向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送信號，時間間隔為△八經(jīng)微型計算機處理后得出該車的速度，若超速，則計算機將指令架設在路面上方的照相機C對汽車拍照，留下違章證據(jù)。（1）根據(jù)以上信息，回答下列問題：微型計算機計算汽車速度的表達式u=；（2）若L=70m,ZV=3s,則照相機將工作。（選填“會”或“不會”）【答案】上會△t【詳解】（1）[1]微型計算機計算汽車速度時是用短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度，所以汽車速度的表達式為[2]根據(jù)u='可得△t則車輛超速，所以照相機會工作。（2021.全國高三專題練習）小敏同學在暗室中用圖示裝置做“測定重力加速度”的實驗，用到的實驗器材有：分液漏斗、閥門、支架、米尺、接水盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。具體實驗步驟如下：①在分液漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松閥門，讓水滴以一定的頻率一滴滴的落下；②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率，當頻率為30Hz時，第一次看到一串仿佛固定不動的水滴；③用豎直放置的米尺測得各個水滴所對應的刻度；④處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論；（1）水滴滴落的頻率為Hz；⑵小敏同學測得連續(xù)相鄰的五個水滴之間的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)計算當?shù)刂亓铀俣萭=m/s2；D點處水滴此時的速度乙=m/So（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）【答案】309.742.61【詳解】由于頻率由大到小逐漸調(diào)節(jié)，第一次看到一串仿佛固定不動的水滴，說明閃光的時間間隔等于水滴的時間間隔，因此閃光的頻率為30Hz。⑵[2]用逐差法求重力加速度[3]D點處的速度等于CE段的平均速度，因此（2021?全國高三課時練習）某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系.使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器.實驗步驟如下：①如圖（a）,將光電門固定在斜面下端附近，將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；②當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間At；③用As表示擋光片沿運動方向的長度［如圖(b)所示］,□表示滑塊在擋光片遮住光線的At時間內(nèi)的平均速度大小，求出3；④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復步驟②、③；⑤多次重復步驟④；⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出v-At圖，如圖⑹所示.完成下列填空：⑴用a表示滑塊下滑的加速度大小，用va表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則G與va、a和At的關系式為v=.(2)由圖(c)可求得va=cm/s,a=cm*』結(jié)果保留3位有效數(shù)字)【答案】v=+—a/\tvA=52.1cm/s〃=16.6cm/s2【詳解】(1)設擋光片末端到達光電門的速度為V,則由速度時間關系可知：v=vA+aAt9且聯(lián)立解得：v=vA+-aAt；2A2i〈aai(2)由圖(c)結(jié)合幾何關系可求得l=52.1cm/s,-a=—:^-cm/s2^8.3cm/s2,即2180x10"a=16.6cm/s2.(2021.全國高三專題練習)圖甲為在氣墊導軌上研究勻變速直線運動的示意圖，滑塊上裝有寬度為以很小)的遮光條，滑塊在鉤碼作用下先后通過兩個光電門，用光電計時器記錄遮光條通過光電門1的時間△t(1)用游標卡尺測量速光條的寬度d,示數(shù)如圖乙，則1=cm；(2)實驗時，滑塊從光電門1的右側(cè)某處由靜止釋放，測得“二？.5x10%,則遮光條經(jīng)過光電門1時的速度U=mls.【答案】0.750.3【詳解】(1)主尺：0.7cm,游標尺：對齊的是5,所以讀數(shù)為：5x0.\mm=0.5/vm=0.05cm,故遮光條寬度為：d=0.75cm,(2)滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度._2則滑塊經(jīng)過光電門時的速度為：v=—=。卬?m/s=o.3mIs，△t2.5x10-2故答案為（1）0.75；（2）0.3..（2021?全國高三專題練習）如圖甲所示為測量電動機轉(zhuǎn)動角速度的實驗裝置，圓形卡紙固定在電動機轉(zhuǎn)軸上，在電動機的帶動下勻速轉(zhuǎn)動在圓形卡紙的旁邊安裝一個改裝過的打點計時器，已知打點計時器的打點頻率為50Hz.下面是該實驗的實驗步驟：.按實驗要求安裝器材；.啟動電動機，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動起來；.轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，接通打點計時器的電源，在卡紙邊緣打點；.斷開打點計時器和電動機電源；.根據(jù)卡紙上留下的部分痕跡，測出某兩點間的圓心角，如圖乙所示計算出電動機的角速度.①實驗中使用電磁打點計時器，學生電源應采用下