新人教版高中物理必修第一册第二章匀变速直线运动的研究1实验：探究小车速度随时间变化的规律课后训练含解析

实验：探究小车速度随时间变化的规律

A组·基础达标

1．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列说法正确的是(　　)

A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录

B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点

C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点

D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s

【答案】C

【解析】测量每两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点，一次读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个相邻计数点间距离的数值，故A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确；选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s，故D错误．

2．(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是(　　)

A．通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上

B．坐标轴的单位长度越小越好

C．开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带

D．槽码的质量越大越好

【答案】AC

【解析】实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上，可以减小误差，A正确；要适当地选取坐标轴的单位长度，使图像尽量分布在坐标平面中央，B错误；开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带，C正确；槽码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误．

3．在“探究匀变速直线运动”的实验中，电磁打点计时器使用______(填“直流”或“交流”)电源，它每隔0.02 s打一次点．图示是实验得到的一条点迹清晰的纸带，A、B、C、D为四个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻两个计数点间的时间间隔是______s.经测量知道AB＝2.20 cm，BC＝3.80 cm，根据以上数据，可知电磁打点计时器打下B点时物体的速度等于______m/s.

【答案】交流　0.10　0.30

【解析】电磁打点计时器需用低压交流电源，电磁打点计时器的打点周期T＝0.02 s，纸带上相邻计数点间的时间间隔Δt＝5T＝0.10 s，

vB＝＝ m/s＝0.30 m/s.

4．如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．

(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间为_________.

(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A、B两点间距s＝________；C点对应的速度是______(计算结果保留三位有效数字)．

【答案】(1)0.02 s　(2)0.70 cm　0.100 m/s

【解析】(1)由打点计时器的打点频率可求得打点时间间隔

T＝＝0.02 s，

(2)读A、B两点的数值1.00 cm、1.70 cm，所以A、B两点间距s＝1.70 cm－1.00 cm＝0.70 cm.C点对应的时刻是BD段的中间时刻，即C点速度等于BD段的平均速度，vC＝BD＝＝×10－2 m/s＝0.100 m/s.

5．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花打点计时器打下的纸带如图甲所示，并在纸带上取A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点在图中没有画出，电火花计时器接220 V、50 Hz的交流电源．该同学经过测量并计算得到电火花打点计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表：

(1)设电火花计时器的打点周期为T，计算vF的公式为vF＝______________.

(2)根据表中数据，以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v－t图像．

(3)利用该图像求小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)

(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

【答案】(1)　(2)图见解析　(3)0.40

(4)不变

【解析】(1)若时间较短，平均速度可代替中间时刻的瞬时速度，电火花计时器的打点周期为T，所以从E点到G点时间为10T，则vF＝.

(2)根据表中数据，利用描点法作出图像如图．

(3)图像斜率大小等于加速度大小，故a＝＝0.40 m/s2.

(4)电网电压变化，并不会改变打点的周期，故加速度的测量值与实际值相比不变．

B组·能力提升

6．(2020届菏泽一中月考)(1)在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，实验室提供了以下器材：电火花计时器、一端附有定滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、秒表．其中在本实验中不需要的器材是______________.

(2)如图所示，是某同学用电火花计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，电火花计时器打点的时间间隔T＝0.02 s，将纸带上一点标记为A点，然后按打点顺序每隔四个点(图上没画出)依次标为B、C、…其中x1＝7.05 cm，x2＝7.68 cm，x3＝8.33 cm，x4＝8.95 cm，x5＝9.61 cm，x6＝10.26 cm.

下表列出了打点计时器打下B、C、E、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D点时小车的速度.

(3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线．

(4)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出的小车的加速度a＝________m/s2.

【答案】(1)秒表　(2)0.864　(3)如解析图　(4)0.64(0.63～0.65均可)

【解析】(1)时间可以由纸带上的点数和打点频率算出，故不需要秒表．

(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知vD＝＝ m/s＝0.864 m/s.

(3)小车的速度—时间关系图线如图所示．

 (4)在v－t图像中，图线的斜率表示加速度的大小，则

a＝＝0.64 m/s2.

7．(1)甲同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度．

①电火花打点计时器是一种使用________的计时仪器，本实验还需要的测量工具有________.(填入正确选项前的字母)

A．天平　　B．秒表　　C．毫米刻度尺　

D．交流电源　　F．直流电源

②使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动，这两个操作的顺序应该是________.

A．先接通电源，后释放纸带

B．先释放纸带，后接通电源

C．释放纸带的同时接通电源

D．哪个先，哪个后都可以

③某同学利用如图所示的装置研究匀变速直线运动时，记录了下列实验步骤．合理的操作顺序是________________.(填写步骤前面的字母)

A．把一条细绳拴在小车上，使细绳绕过滑轮，下边挂上合适的钩码．把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面

B．把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路

C．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源

D．换上新纸带，重复操作三次

④该同学在“探究匀变速直线运动”的实验中，用打点计时器打出了一条纸带，O、A、B、C、D、E为纸带上六个计数点，OD间的距离为________cm.

(2)乙同学在“测定匀变速直线运动的加速度”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A、B、C、D、E、F、G共7个计数点．其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s.

①试根据纸带上各个计数点间的距离，算出打下D点时小车的瞬时速度，并将D点速度值填入下表．(保留两位有效数字)

②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在如图所示的坐标系上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

③根据第②问中画出的v－t图线，求出小车运动的加速度为________m/s2.(保留两位有效数字)

④根据图像可以求出0时刻的初速度vA＝________m/s.(结果保留两位有效数字)

【答案】(1)①D　C　②A　③BACD　④1.20(1.18～1.20均正确)

(2)①0.56　②如解析图　③0.80(0.80～0.86均正确)　④0.32(0.30～0.34均正确)

【解析】(1)①电火花打点计时器需要用交流电源，故选D；打出的纸带需要用毫米刻度尺测量点与点之间的距离，即物体直线运动的位移，故选C.

②为了有效利用纸带和保持打点的稳定，需要先接通电源后释放纸带，故选A.

③先组装器材，后连接电路，然后将小车与纸带和钩码进行连接开始做实验，最后重复几次减小误差，故合理的顺序应该是BACD.

④从图中读出刻度尺OD的距离为1.20 cm(1.18～1.20均正确)．

(2)①D点的速度为近似CE段的平均速度vD＝ m/s≈0.56 m/s.

②在图中先描点，后用直线连接，尽量使直线左右两侧的点数目相等．

③根据图像可知a＝ m/s2＝0.80 m/s2.

④从图像中看出0时刻物块的初速度为0.32 m/s.