高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律课后复习题

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

一、多选题

1．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，下列说法中正确的是（ ）

A．通过调节，应使小车、纸带、拉线和定滑轮上边缘在一条直线上

B．坐标轴单位长度越小越好

C．开始前要先接通电源后松纸带，打完点要先断开电源后取纸带

D．钩码的质量越大越好

2．使用打点计时器测量瞬时速度时应注意______________

A．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面

B．使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带

C．使用打点计时器在拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行

D．打点计时器只能连续工作较短时间，打点之后要立即关闭电源

3．如图甲、乙所示，为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知（    ）

A．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大

B．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小

C．纸带甲的加速度比乙的大

D．纸带甲的加速度比乙的小

4．关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是(　　)

A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端

B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端

C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车

D．牵引小车的钩码个数越多越好

二、实验题

5．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对减小实验误差来说，下列方法中有益的是（　　）

A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位

B．使小车运动的加速度尽量大些

C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量和计算

D．作图像时，必须要把描出的各点都连在同一条直线上

6．电磁打点计时器是一种使用__________（选填“交流”或“直流”）电源的仪器，当电源的频率为50Hz时，振针每隔__________s打一个点｡现在用打点计时器测定物体的速度，当电源的频率低于50Hz时，如果仍按50Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度值相比物体真实的速度值__________｡（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）

7．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法正确的是（　）

A．长木板不能倾斜，也不能一端高一端低

B．在释放小车前，小车应紧靠近打点计时器

C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车

D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动

8．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如下图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来计算打D点时小车速度的表达式是(　　)

A． B．

C． D．

9．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个测量点．其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10，试完成下面问题．

（1）根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将1、2、3、5点对应的时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应的时刻的瞬时速度填入表中．（要求保留3位有效数字）

（2）在图中所示的直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线________．

（3）由图象求出小车的加速度a=________ m/s2．

10．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动．

（1）实验中必要的措施是______．

A．细线必须与长木板平行                    B．先接通电源再释放小车

C．小车的质量远大于钩码的质量            D．平衡小车与长木板间的摩擦力

（2）他实验时将打点计时器接到频率为50 HZ的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）．s1=3.59 cm，s2=4.41 cm，s3=5.19 cm，s4=5.97 cm，s5=6.78 cm，s6=7.64 cm．则小车的加速度a=______m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB=______m/s．（结果均保留两位有效数字）

11．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：

(1)给出下列器材，选出实验中所需的器材并填在横线上（填序号）。

①电磁打点计时器　②天平　③低压交流电源　④低压直流电源　⑤细线和纸带 ⑥钩码　⑦秒表　⑧轨道小车　⑨刻度尺

选出的器材是____________________。

(2)某同学在实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点｡测得计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出来｡

①每两个相邻的计数点的时间间隔为__________s。

②试根据纸带上各个计数点间的距离，估算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，则__________m/s，__________m/s，__________m/s。（保留3位有效数字）

③以A点为计时起点，在图示的坐标系中作出小车的图线______，并根据图线求出__

④图线与纵轴交点的纵坐标的物理意义是____________________。

12．做匀速直线运动的小车，牵引一条通过 打点计时器的纸带，交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图K5－10所示．每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中．

(1)仔细研究图象，找出小车在相邻时间内位移存在的关系；

(2)设Δt＝0.1 s，请画出该小车的v－t图象；

(3)根据图象求其加速度．

参考答案

1．AC

【解析】A．为了使小车做直线运动，应通过调节，应使小车、纸带、拉线和定滑轮上边缘在一条直线上，A正确；

B．坐标轴的单位长度应根据实际情况选取，方便我们的计算越即可，B错误；

C．在使用打点计时器时，应先接通电源后释放纸带，打完点后，应先断开电源后取纸带，C正确；

D．如果实验中加速度过大，会导致打出的点非常少，不利于我们研究，所以钩码的质量不是越大越好，D错误。

故选AC。

2．BCD

【解析】使用电磁式打点计时器时，纸带必须穿过限位孔，并注意把纸带压在复写纸的下面；而电火花式要用墨盘，不需要用复写纸，A错误；实验过程应先接通电源，后释放纸带，否则在纸带上留下的点很少，不利于数据的处理和减小误差，B正确；使用打点计时器时，为了减小摩擦力，拉动纸带的方向应与限位孔平行，C正确；打点计时器不能长时间工作，故打点之后要立即关闭电源，D正确．

3．BD

【解析】

试题分析：A、B、在打下计数点“0”至“5”的过程中，从图中可以发现纸带甲的位移比乙的小，时间一样，因此甲的平均速度比乙小，故A错误，B正确；

C、D、在打下计数点“0”至“5”的过程中，从图中可以发现纸带甲的相邻的时间间隔位移之差比乙的小，所以纸带甲的加速度比乙的小，故C错误，D正确．

故选BD．

4．BC

【解析】

试题分析：实验中，物体下落过程所用时间非常短，所以为了获得更多的实验信息，我们将打点计时器固定在远离滑轮的一端，小车靠近打点计时器放置，A错误，B正确，实验时，应先接通电源后释放纸带，这样可以打出更多的点，C正确，实验中如果小车运动的过快，则所得到的点非常少，故不能说牵引小车的钩码个数越多越好，D错误

故选BC

5．ABC

【解析】A．选取计数点适于使被测量和计算的相邻点间的间隔较大，这样在用刻度尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A正确；

B．在实验中，如果小车运动的加速度偏小，纸带上打出的点大部分会很密，这样测量长度的相对误差会较大，测量准确度会降低，因此小车的加速度尽量大些，B正确；

C．为了减小测量长度时的相对误差，舍去纸带上过于密集甚至分辨不清的点是必要的，因此C正确；

D．作图像时，将偏离比较远的点舍去，D错误｡

故选ABC。

6．交流    0.02    偏大   

【解析】

 [1][2]．打点计时器使用的是交流电源，且打点的频率等于电源的频率，当电源的频率为50Hz时，打点计时器每隔0.02s打一个点；

[3]．当交流电源的频率低于50Hz时，打点的时间间隔将大于0.02s，计算速度时仍按0.02s计算，由可得，测出的速度大于真实值｡

7．BCD

【解析】

长木板不能侧向倾斜，可以一端高一端低，故A错误；在释放小车前，小车应尽量靠近打点计时器，以能在纸带上打出更多的点，有利于实验数据的处理和误差的减小，故B正确；实验中为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，C正确；要在小车到达定滑轮前使小车停止运动，防止小车落地摔坏，则D正确；故选BCD．

8．BC

【解析】

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，即可用来计算打D点时小车速度的表达式有和，但比更准确一些，故BC正确，AD错误．

9．0.314m/s        0.5m/s2   

【解析】

（1）4点瞬时速度等于第3与第5点间的平均速度，故：

（2）如图所示：

（4）图线的斜率表示加速度，故：

10．（1）AB        （2）0.80    0.40   

【解析】

①为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平；同时为了打点稳定，应先开电源再放纸带，故AB正确；本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量；只要能让小车做匀加速运动即可，故C错误；由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力，故D错误，故选AB．

②每两个计数点间有四个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为；

根据逐差法可知，物体的加速度；

B点的速度等于AC段的平均速度，则有：．

11．①③⑤⑥⑧⑨    0.1    0.138    0.264    0.390        1.26（均对    开始计时时刻的速度   

【解析】

 (1)[1]．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，由实验步骤可知需要的器材有①③⑤⑥⑧⑨。

(2)①[2]．由于相邻计数点间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔。

②[3][4][5]．

③[6][7]．利用求得的数值作出小车的图线；

根据图线求出小车运动的加速度

④[8]．图线与纵轴交点的纵坐标是零时刻的速度，此速度的物理意义是开始计时时刻的速度．

12．(1)相邻相等时间内的位移差相等    (2) 　 (3)0.800 m/s2

【解析】

(1)由图中所标纸带每段位移的大小，可知在相邻相等时间内的位移差相等，可近似认为Δy＝8 mm；

(2)把图中的x轴作为时间轴，以纸带的宽度表示相等的时间间隔T＝0.1 s，每段纸带最上端中点对应v轴上的速度恰好表示每段时间的中间时刻的瞬时速度，即vn＝ ；因此可以用纸带的长度表示每小段时间中间时刻的瞬时速度，将纸带上端中间各点连接起来，可得到v－t图象，如图所示．

(3)利用图象求斜率或用Δy＝aT2均可以求得小车加速度a＝0.800 m/s2.