高考物理【熱點?重點?難點】專練(新高考專用)

熱點07紙帶問題

【熱點解讀】

1.常規計時儀器的測量方法

計時儀器測量方法

秒表秒表的讀數方法：測量值(。=短針讀數(公+長針讀數場)，無估讀

(1)/=nT(n表示打點的時間間隔的個數，T表示打點周期)；

打點計時器

(2)打點頻率(周期)與所接交流電的頻率(周期)相同

2.兩個關鍵點

(1)區分計時點和計數點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數點是指測量和計算時

在紙帶上所選取的點。要注意“每五個點取一個計數點”與“每隔四個點取一個計數點”的取點方法是

一樣的。

(2)涉及打點計時器的實驗均是先接通打點計時器的電源，待打點穩定后，再釋放紙帶。

3.紙帶的三大應用

(1)判斷物體運動性質

①若Ax=0,則可判定物體在實驗誤差允許的范圍內做勻速直線運動。

②若Ax不為零且為定值，則可判定物體在實驗誤差允許范圍內做勻變速直線運動。

(2)求解瞬時速度

做勻變速運動的物體在一段時間內的平均速度等于時間中點的瞬時速度。如圖所示，求打某一

點的瞬時速度，只需在這一點的前后各取相同時間間隔T的兩段位移x“和［＜中

x“+i,則打〃點時的速度vn="2丁’用。

(3)用“逐差法”求加速度

如圖所示

內CLA一0，一0，—n$0123456

13T223T23T2

%1X2X344X5X6

_a+a+a(x+x+x)-+x+x)

所以〃—{23456023

39T-

【處理技巧】：

①如紙帶只有時間相等的2段或3段用a=三2或。=主學，即

2T2(m-n)T2

②如紙帶有時間相等的4段或5段，把較密的一段舍去，選取連續4段，用

a=5+%)—$+x2)來進行處理。

③如紙帶有時間相等的6段及其以上，把較密的舍去，選取連續6段，用

尤+尤)來進行處理。

_(x4+x5+X6)-(Xj+23

a~9p

【限時檢測】(建議用時：30分鐘)

1.在課堂演示實驗或分組實驗中，我們利用下面的甲、乙、丙裝置：①圖甲可完成“探究功與速度

變化的關系”實驗；②圖乙可完成“驗證機械能守恒定律”實驗；③圖丙可完成“探究加速度與力、質

量的關系”；④圖丙還可完成“探究小車勻變速直線運動的規律”實驗。請根據各自實驗的要求，回答

下列問題：

“乙

(1)在運用裝置內研究小車勻變速直線運動的實驗中，下列說法正確的是；

A.打點計時器應接在低壓直流電源上

B.實驗時小車應從靠近打點計時器處釋放

C.實驗中一定要要保證祛碼的質量要遠小于小車的質量

D.利用實驗數據畫出的v-t圖像來計算加速度時，要在圖像上取相距較遠的兩點求其斜率，其斜

率即為加速度大小

(2)在運用裝置丙“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中：

①在平衡摩擦力時，若所有的操作均正確，打出的紙帶如圖1所示，應______(填“減小”或“增大”)

木板的傾角，反復調節，直到紙帶上打出的點跡間距均勻為止；

紙帶運動方向

圖1

②圖2是小車質量一定時，根據實驗數據描繪的小車加速度a與盤和祛碼的總質量m之間的實驗關

系圖象。若牛頓第二定律成立，重力加速度g=10m/s2,則小車的質量kgo

（3）在某個實驗中，某同學得到了圖3的一條紙帶的一部分，若所用交流電的頻率為50Hz,圖中刻度

尺的最小分度為1mm,則：

ABCDE

,??2二

rrirpitr|ri*ipiTipnr*iTrrjrriTp7npn7pTnjTnTp?TTjrnr[rinjriupTrij<nsprjrjTT7TynnpTnpTnpnf[i*nprirji"fTjnnpirT

567891011121314151617

圖3

①打C點時紙帶對應的速度為m/s（保留三位有效數字）；

②請問該條紙帶是以四個實驗中最有可能的是哪一個實驗時得到的？（填實驗的代碼

①②③④）。

【答案】BD增大0.081.50（1.49?1.52均可）②

【解析】

（DA.打點計時器應接在低壓交流電源上，A錯誤；

B.實驗時小車應從靠近打點計時器處釋放，B正確；

C.實驗中不需要保證祛碼的質量要遠小于小車的質量，因為本實驗不是測合外力與加速度的關系,

只是簡單研究小車做勻變速直線運動，所以不需要保證祛碼的質量要遠小于小車的質量，C錯誤；

D.利用實驗數據畫出的VI圖像來計算加速度時，要在圖像上取相距較遠的兩點求其斜率，其斜率

即為加速度大小，D正確。

故選BD。

（2）①由打出的紙帶如圖1可知運動位移越來越小則小車做勻減速直線運動，所以應增大木板的傾

角。

②由于平衡摩擦力后，合外力等于祛碼與盤的總重力則有

mg=Ma

整理有

J__絲J_

agm

由圖像可得

M0.9-0.1

丁100

解得

M=0.08kg

(3)①由平均速度表示瞬時速度則有

v=絲二(1720-5.20)x10-2向s=]§0mzs(1.49?1.52均可)

°4T4x0.02

②利用逐差法可求加速度為

CE-AC(17.20-10.40)x10々-(10.40-5.20)x10-2

a=------—m/s2=10m/s2

4T24x0.022

所以該條紙帶是完成“驗證機械能守恒定律”實驗時得到的，故選②。

2.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中

(1)紙帶將被釋放瞬間的四種情景如下照片所示(打點計時器已正確安裝)，其中最合適的是(填

序號)：

(2)(多選)如下哪些操作是必要的(填序號)

A.用秒表測量時間B.重物的質量應盡可能大些

C.先接通電源后釋放紙帶D.先釋放紙帶后接通電源

(3)在實驗中，打點計時器所用電源頻率為50Hz,當地重力加速度的值為9.80m/s2,測得所用重物

的質量為1.00kg,如圖所示，。點為重錘下落的起點，選取連續的四個點A、B、C、。作為測

量點，測得各點到。點的距離分別為63.00cm、70.15cm、77.75cm、85.67cm。那么，從起點

O到打下計數點C的過程中重力勢能減少量是△約=J,此過程中物體動能的增加量

△4=J(結果均保留三位有效數字)；多次實驗可得出的結論是

ABCD

【答案】DBC7.627.53在誤差允許的范圍內機械能守恒

【解析】

(1)在驗證機械能守恒定律的實驗中，實驗時，應讓重物緊靠打點計時器，手拉著紙帶的上方，保持

紙帶豎直，由靜止釋放.故D正確ABC錯誤。

故選D。

(2)A.可以用打點計時器計算時間，不需要秒表，故A錯誤；

B.重物的質量應盡可能大些，這樣可以減小阻力引起的誤差，故B正確；

CD.打點計時器運用時，都是先接通電源，待打點穩定后再釋放紙帶，故C正確D錯誤。

故選BCo

(3)從起點。到打下計數點。的過程中重力勢能減少量是

AEp=mgh=lx9.80x0.7775J=7.62J

由

x0.8567-0.7015..

v=-B^D=-------------------m/s=3o.8o8om/s

IT0.04

代入

12

AE=—mv

k2。c

得AEk=7.53J

在誤差允許的范圍內機械能守恒。

3.利用如圖甲所示的實驗裝置“探究小車速度隨時間變化的規律”。

電源插頭

紙帶

乙

(1)若使用的交流電頻率為50Hz,打點計時器每隔s打一次點；

(2)甲圖中打點計時器的工作電源是。

A.220V直流電源B.220V交流電源

C.8V直流電源D.8V交流電源

(3)在做該實驗時，下列說法正確的是；

A.先接通電源，后釋放紙帶

B.停電后也可換用干電池來做

C.釋放小車時小車應在靠近打點計時器的一端

D.計數點必須從紙帶上打的第一個點開始選取

(4)如圖乙所示為小車做勻加速直線運動打出的一條紙帶，4B、aD、￡是五個相鄰的計數點，兩

相鄰計數點間還有四個點未畫出，電源頻率為50Hz?打點計時器打下點C時小車的速度

VLm/s?通過對紙帶數據分析，得到小車的加速度為折m/s2?(結果保留兩位有效數字)。

【答案】0.02BAC0.230.60

【解析】

⑴交流電頻率為50Hz,則可知打點時間間隔為0.02s；

(2)電火花式打點計時器使用的是直插式220V交流電源，故選B；

(3)A.實驗中為了在紙帶上打出更多的點，為了打點的穩定，具體操作中要求先啟動打點計時器然

后釋放小車，故A正確；

B.打點計時器使用的是交流電源，故B錯誤；

C.釋放小車時小車應靠近打點計時器，故C正確；

D.選擇紙帶時要選點跡清晰的點，不一定必須從紙帶上第一個點選取，故D錯誤。

故選ACo

(4)由于兩相鄰計數點間有四個點未畫出，所以兩相鄰計數點時間間隔為

T=0.1s

根據勻變速直線運動中，在極短時間內的平均速度等于該時刻的瞬時速度得

XBD—S2+53—(291+2.61)X10—2

vm/s=0.23m/s

c=2xT2x72x0.1

根據勻變速直線運動的推論

Ax=aT2

解得

(5+5)-(5+5)(2.61+3.21)-(2.01+1.41)

a=3412xl0-2m/s2=0.60m/s2

4T24x0.12

4.在“探究小車速度隨時間變化規律”的實驗中：

（1）某同學選出了一條清晰的紙帶，并取其中的4B,C…七個點進行研究，這七個點和刻度尺標度

對應的位置如圖所示。

可求出A點到E點的距離是cm。由實驗數據可得A點到E點的平均速度是m/s；B點

的瞬時速度是m/s；（計算結果均保留兩位有效數字）

（2）小華同學在“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，選出了如圖甲所示的一條紙帶（每兩個點間

還有4個點沒有畫出）。打點計時器的電源頻率為50Hz.

單位：cm

-2%.9.叱10.81.1.12.70.1.610e

—H~~ii--i---1-

0ABCDEF

甲

①根據紙帶上的數據，計算E點時小車的瞬時速度并填入表中

位置ABCDE

v/(m?s-1)0.610.811.001.18

②請你根據上表中的實驗數據在圖乙中畫出小車的v-t圖像,并根據v-t圖像求出小車的加

速度a=m/s2（保留三位有效數字）；

③如圖丙、丁所示是兩位同學在某次實驗中用同一組實驗數據，分別作出的小車運動V—f圖像，你

認為作圖正確的是。

【答案】6.050.150.131.39

1.98丙

【解析】

(1)亥！J度尺的最小分度為0.1cm,由圖可知，A到E的距離為6.05cm；

A點到E點的平均速度

義］

vAE=630-2mzs仁0.15m/s

版0.1x4

AC的距離為2.51cm,則B點的速度為

2.51X1Q-2

v=幺=m/sx0.13m/s

112T2x0.1

(2)因每相鄰的兩個計數點之間還有四個點沒有畫出，故相鄰兩個計數點的時間T=0.10s,打E點時

小車的速度

XDF12.70+15.102

VExl0_m/s=1.39m/s

2T2x0.1

根據描點法作出圖象，如圖所示

Av1.30-0.41.1,

a-——=----------m/s2=1.98m/s2

At0.45

如題目圖丙、丁所示是兩位同學用同一組實驗數據，分別作出的小車運動一f圖象，作圖正確的應

該是丙圖，原因是符合作圖要求：點盡量分居在圖象兩側，若相差較遠，應舍去。

5.在用電火花計時器研究勻變速直線運動的實驗中，某同學打出了一條紙帶。己知計時器打點的時

間間隔為0.02s,他按打點先后順序每5個點取1個計數點，得到了。、A、B、C,。等幾個計數點,

如圖所示，則相鄰兩個計數點之間的時間間隔為So用刻度尺量得OA=1.50cm、A8=L90cm、

BC=2.30cm、C￡?=2.70cm由此可知，紙帶做運動，打C點時紙帶的速度大小為______m/s。

【答案】0]勻加速0.25

【解析】

相鄰兩個計數點之間的時間間隔為T=5x0.02s=0.1s

由紙帶數據可知，相鄰相等時間內的位移差為Ax=0.40