物理1 实验：探究小车速度随时间变化的规律综合训练题

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1．(2023·六安一中高一月考)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是( )
A．小车应放在靠近打点计时器的一端
B．实验时应先启动电源，待打点稳定后再释放小车，打完点要先取纸带后断开电源
C．槽码的质量越大越好
D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s
2．在“实验：探究小车速度随时间变化的规律”中，为了算出小车的加速度，最好的方法是( )
A．根据任意两个计数点的速度，用公式算出加速度
B．依次算出连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
C．根据实验数据画出v－t图像，量出其倾角α，由公式a＝tan α算出加速度
D．根据实验数据画出v－t图像，由图像上任意两点所对应的速度，用公式a＝eq \f(Δv,Δt)算出加速度
3．(2022·宣城六校高一上期中)两实验小组的同学分别做“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验。
(1)甲组同学从实验室已经领取了以下器材：一端装有定滑轮的长木板、小车、纸带、钩码、轻细绳、8 V交变电源。为了完成本实验，还须从图中选取部分实验器材，其名称分别为________、______________。
(2)乙组同学另外从实验室领取了一套器材，他们所选用的计时器为电火花计时器，使用电火花计时器时的基本步骤如下：
A．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器
B．将电火花计时器插头插入相应的电源插座
C．把计时器固定在长木板上，将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D．接通开关，听到放电声，立即释放小车拖动纸带
上述步骤正确的顺序是________(填步骤前的字母)。
4．一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置进行编号。如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图像(保留描点痕迹)；根据图像可求出加速度a＝______ m/s2。(结果均保留两位有效数字)
5．(2023·北京市石景山高一统考期末)用如图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律，获得一条点迹清晰的纸带。选A点作计时起点(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点(相邻两个计数点之间还有四个点未画出)，如图乙所示。
测得x1＝1.50 cm，x2＝3.51 cm，x3＝5.49 cm，x4＝7.51 cm，x5＝9.48 cm，x6＝11.50 cm。计算得到在打B、C、D、E、F点时小车的速度，分别记作vB、vC、vD、vE、vF。
以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图丙所示。
结合上述实验步骤，请你完成下列任务：
(1)为了完成实验，除了图甲中的实验器材，还需要使用下列仪器和器材中的________(填选项前的字母)。
A．电压合适的50 Hz交变电源
B．电压可调的直流电源
C．刻度尺
D．秒表
(2)根据纸带上的数据，计算打C点时小车的速度，填入表中相应位置。
(3)将打C点时小车的速度标示在图丙坐标图中，并作出小车的v－t图像。
(4)其中v－t图像斜率的物理意义是__________________________。
(5)作v－t图像前，还不知道小车做什么直线运动。用平均速度eq \f(Δx,Δt)表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是________________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差______(选填“有关”或“无关”)。
6．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在50 Hz的低压交变电源上，某同学在打出的纸带上取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间还有四个点未画出)，如图甲所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示v－t关系的图线，从而求出加速度的大小。
(1)请你在图乙xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v－t关系的图线，其中________(选填“x”或“y”)轴相当于v轴，________(选填“x”或“y”)轴相当于t轴。
(2)从第一个计数点开始计时，为求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出________段纸带的长度。
(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为________ m/s2。
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
1．A [打点计时器与定滑轮间的距离要尽可能大，小车尽可能靠近打点计时器，都是为了使小车运动的距离较大，尽可能打出较多的点，所以A正确；要先启动电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带，所以B错误；槽码的质量要适中，不要太大也不要太小，所以C错误；选取计数点，两相邻计数点间的时间间隔不一定是0.1 s，所以D错误。]
2．D [根据任意两个计数点的速度，用公式算出加速度，偶然误差较大，实验误差较大，故A错误；
依次算出连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度，不能有效的剔除误差较大的点，故B错误；当纵坐标取不同的标度时，图像的倾角就会不同，故C错误；只有利用实验数据画出对应的v－t图像，才可以充分利用测量数据，减少偶然误差，故D正确。]
3．(1)电磁打点计时器 刻度尺
(2)CBDA
解析 (1)电火花计时器使用的是220 V的交流电，电磁打点计时器使用的是8 V的交流电，所以应选择电磁打点计时器，实验中还需要刻度尺测量计数点间的距离。
(2)实验时，应先安装装置，然后启动电源，释放小车拖动纸带，实验完毕后，关闭电火花计时器，整理器材，所以正确顺序为CBDA。
4．0.12 0.24 见解析图 0.12
解析 由题图甲知，x1＋x2＝0.06 m，而v2＝eq \f(0.06 m,2T)＝0.06 m/s，
解得T＝0.5 s
则v3＝eq \f(x2＋x3,2T)＝eq \f(0.12,2×0.5) m/s＝0.12 m/s，
v5＝eq \f(x4＋x5,2T)＝eq \f(0.24,2×0.5) m/s＝0.24 m/s。
根据各点的瞬时速度，作出v－t图像如图所示。
v－t图像的斜率表示加速度，则加速度：
a＝k＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(0.24,2) m/s2＝0.12 m/s2。
5．(1)AC (2)0.45 (3)见解析图 (4)表示小车运动的加速度 (5)越小越好 有关
解析 (1)除了题图甲中所示器材外，还需要电压合适的50 Hz交变电源，以及用来测量纸带上计数点之间距离的刻度尺，故选A、C。
(2)由于纸带相邻两个计数点之间还有四个点未画出，则相邻两个计数点之间时间间隔为T＝eq \f(5,f)＝0.1 s
利用纸带上的数据，可得打C点时小车的速度为vC＝eq \f(x2＋x3,2T)＝eq \f(3.51＋5.49,2×0.1)×10－2 m/s＝0.45 m/s
(3)根据表中的数据，描点连线如图所示
(4)v－t图像斜率的物理意义是表示小车运动的加速度。
(5)用平均速度eq \f(Δx,Δt)表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，时间越小，平均速度越趋近于瞬时速度，故Δt越小越好。
从实验角度看，Δx选取得越小，测量相对误差越大，故选取的Δx大小与速度测量的误差有关。
6．(1)见解析图 y x (2) b (3)2
解析 (1)分别取a、b、c、d、e五段的上方中点，并连线，则得到能表示v－t关系的图线，如图所示；
y轴相当于v轴，x轴相当于t轴；
(2)t＝0.15 s是b段的中间时刻，要求t＝0.15 s时的瞬时速度，只需要测出b段纸带的长度xb，然后用eq \x\t(v)＝eq \f(xb,T)求得的平均速度即可认为是t＝0.15 s时刻的瞬时速度；
(3)a、e段各自中间时刻的速度分别为
va＝eq \f(xa,T)＝eq \f(2.0 cm,0.1 s)＝0.2 m/s
ve＝eq \f(xe,T)＝eq \f(10.0 cm,0.1 s)＝1.0 m/s
根据a＝eq \f(Δv,Δt)得a＝eq \f(ve－va,4T)
＝eq \f(1.0－0.2,0.4) m/s2＝2 m/s2。
位置编号
A
B
C
D
E
F
G
时间t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
瞬时速度v/(m·s－1)
0.25
0.65
0.85
1.05