高一上学期期中物理真题汇编专题05探究小车速度随时间变化规律含解析答案

这是一份高一上学期期中物理真题汇编专题05探究小车速度随时间变化规律含解析答案，共18页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。


一、实验题
1．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
（1）下列操作中正确的有 ；
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C．应先释放小车，后接通电源
D．电火花计时器应使用低压交流电源
（2）某同学用如图（a）所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，结果均保留两位有效数字。
①打点计时器打下C点时小车的速度大小为 ；
②由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为 。
2．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计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了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个点没有画出），电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打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）根据表中的数据，以A点对应的时刻为t＝0，在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v－t图像 ；
（3）利用该图像求得小车的加速度a＝ m/s2；（结果保留2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 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。如果当时电网中交变电流的频率是f＝51 Hz，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 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
3．（1）电磁打点计时器使用的电源是 （填“交流”或“交流”）电源，电源频率为时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为 s。
（2）在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C…五个点进行研究，这五个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。可求出A、C间的距离为 。
（3）在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
（a）下列操作中正确的有 ；
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C．应先接通电源，后释放小车
D．电火花计时器应使用低压交流电源
（b）某同学用如图（a）所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为：
Ⅰ．打点计时器打下C点时小车的速度大小为 ；
Ⅱ．由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为 。
4．某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。
（1）常见的打点计时器使用的是 电源（“直流”或“交流”）；
（2）关于本实验，下列说法正确的是 ；
A．释放纸带的同时，按通电源
B．先接通电源打点，后释放纸带运动
C．先释放纸带运动，后接通电源打点
D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小
（3）该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。
①如果测得C、D两点间距，D、E两点间距，则打D点时小车的速度 m/s（结果保留3位有效数字）；
②该同学分别算出其他各点的速度：，，，，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的图像 ，并说明小车速度变化的规律 。
5．课外时间某同学利用如图所示的装置研究小车做匀变速直线运动的特点。
（1）实验中，除打点计时器（含交流电源、纸带、复写纸）、小车、平板和重物外，在下面的器材中，还须使用的是 （选填选项前的字母）的。
A．天平 B、秒表 C．刻度尺
（2）打点计时器接 （填交流、 直流）电源，当频率是50Hz时，打点计时器每隔 秒打一个点；
（3）下列实验步骤的正确顺序是。 （ 用字母填写）
A．关闭电源，取下纸带
B．接通电源后，放开小车
C．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
D．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
6．（1）常用的打点计时器有电磁式和电火花式两种，它们都必须使用 （填“直流”或“交流”）电源才能工作，电火花打点计时器的工作电压为 V；如果使用的电源频率为，则打相邻两点的时间间隔为 s；
（2）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列做法正确的是 ；
A．先使纸带运动，再接通电源
B．先接通电源，再使纸带运动
C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处
D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处
（3）某次实验打点计时器使用的交流电的频率为，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的前几个点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点：
推测纸带的运动是 运动；（填“加速”或“减速”或“匀速”）在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是 ；B点的瞬时速度为 。
7．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物体在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示，打点计时器电源的频率为。（不计空气阻力，）
（1）所用实验器材除电磁打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有 （填选项代号）
A．电压合适的交流电源 B．电压合适的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E.天平
（2）计数点4对应的速度大小 （保留两位有效数字）。
（3）物块减速运动过程中加速度的大小为 （保留三位有效数字）。
（4）重物落地瞬间，物块的速度为 （保留三位有效数字）。
8．某小组利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。
（1）实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线和复写纸。除上述器材外，还需要使用的有 （填选项前字母）。
A．交流电源 B．交流电源 C．秒表 D．刻度尺
（2）小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带（每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来），相邻两个计数点间的距离已在图中标出。
①根据连续相等的时间间隔内的 基本相等，可认为小车做匀变速直线运动。
②已知交流电源的频率为，则在打下C点时小车的速度大小为 （保留三位有效数字），小车运动的加速度大小为 （保留两位有效数字）。
9．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为的遮光条。滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一光电门的时间记为，通过第二个光 码电门的时间记为，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间记为。遮光条通过第一个光电门的速度 m/s；通过第二个光电门的速度 m/s；滑块的加速度 。

10．某探究小组同学为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器滴下小水滴的时间间隔相等，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器滴水的时间间隔为0.5s）
（1）由图（b）可知，小车在桌面上是 运动的。
A．从右向左 B．从左向右
（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速直线运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为 m/s，加速度大小为 m/s2。（结果均保留2位有效数字）
11．某同学用如图甲所示装置研究物块的匀变速直线运动。
（1）实验所用的打点计时器如图乙所示，该打点计时器所用的电源是( )
A．的交流电 B．的直流电 C．的交流电
（2）实验中得到一条清晰的纸带如下图所示，并在其上取7个点．
以打A点为计时零点，以t为横坐标、（其中d为各点到A点的距离，t表示A点到各点的运动时间）为纵坐标，得到图象的斜率为k，则加速度的大小为 ；图线与纵轴的交点表示的物理意义是： 。
（3）该同学认为：图象中的图线与时间轴围成的面积表示物块在t时间内运动的位移大小．他的观点是 （选填“正确”或“错误”）的。
12．某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。
根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：
（1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为 m/s。在打出D点时，物块的速度大小为 m/s。（保留两位有效数字）
（2）物块的加速度大小为 m/s2。（保留两位有效数字）
（3）如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，将使加速度的测量值比实际值偏 （选填“大”或“小”），由此引起的误差属于 误差。
对应点
B
C
D
E
F
速度（m/s）
0.141
0.185
0.220
0.254
0.301
参考答案：
1． A
【详解】（1）[1]A．为了避免在纸带上出现大量的空白段落，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，从而增加有效点的个数，故A正确；
B．打点计时器应放在长木板远离滑轮的一端，这样释放小车后，纸带上才有足够的有效点，故B错误；
C．为了避免在纸带上出现大量的空白段落，实验应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，故C错误；
D．电火花计时器应使用220V的交流电源，电磁打点计时器才应使用低压交流电源，故D错误。
故选A。
（2）[2]打C点时，小车的速度为BD两点之间的平均速度，则有
[3]小车的加速度，根据逐差法可得
2． 0.40 不变 偏小
【详解】（1）[1]电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源。则有打点周期T=0.02s，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，则相邻两计数点的时间间隔为5T，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打F点时的速度公式为

（2）[2]由题表中的数据在图乙所示坐标系中描点画图。如图所示。
（3）[3]由v−t图像的斜率表示加速度，可得小车的加速度为

（4）[4] 当电网中交变电流的电压变成210 V，可交流电的频率没变，打点周期不变，则不会影响加速度的测量值，因此加速度的测量值与实际值相比不变。
[5]电网中交变电流的频率是f＝51 Hz时，由
可知打点周期变小，测量时仍按T=0.02s计算，则测量值与实际值相比偏小。
3． 交流8V 0.1 3.15 AC/CA 0.30 0.40
【详解】（1）[1]电磁打点计时器使用的电源是交流8V。
[2]电源频率为时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为
T=0.02×5s=0.1s
（2）[3]由题图可知 A、C间的距离为3.15cm。
（3）（a）[4] A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，可以充分利用纸带，A正确；
B．打点计时器应放在长木板没有滑轮的一端，B错误；
C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，C正确；
D．电火花计时器应使用220V的交流电源，D错误。
故选AC。
（b）Ⅰ．[5]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得，打点计时器打下C点时小车的速度大小为
Ⅱ．[6]由可得小车的加速度大小为
4． 交流 BD/DB 0.280 小车速度随时间均匀变化（或增大）
【详解】（1）[1]常见的打点计时器使用的是交流电源。
（2）[2]ABC．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，再释放纸带，故AC错误，B正确；
D．纸带上的点迹越密集，说明纸带在单位时间内的位移越小，即纸带运动的速度越小，故D正确。
故选BD。
（3）①[3]相邻两计数点间的时间间隔为
打D点时小车的速度等于C、E之间的平均速度，即
[4]描点作图如图所示。
[5]v-t图像为倾斜直线，说明小车速度随时间均匀变化（或增大）。
5． C 交流 0.02 DCBA
【详解】（1）[1] 在下列仪器和器材中，还需要刻度尺，来测量各点的位移大小，从而算出各自速度大小，时间是用打点计时器不需要秒表测时间，也不需要天平侧质量。
故选C。
（2）[2] 打点计时器接交流电源。
[3]根据
解得
（3）[4] 安排实验步骤要本着先安装器材，然后进行实验的思路进行，一般每完成一次实验，都要进行重复实验，实验步骤要符合逻辑，不能颠三倒四的。故顺序为DCBA
6． 交流 220 0.02 BD 加速 0.37m/s 0.25m/s
【详解】解：（1）[1]电火花计时器是测量速度的仪器，必须使用交流电源。
[2]电火花计时器的工作电压是220V。
[3]如果使用的电源频率为50Hz，打点的时间间隔均为0.02s。
（2）[4]AB．为了更好的打点，应先接通交流电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源，A错误，B正确；
CD．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，故C错误，D正确。
故选BD。
（3）[5]从A点开始各相邻计数点间的时间间隔为
每隔0.1s纸带运动的位移分别是、、、、，说明纸带做加速运动。
[6]A、F间纸带运动的平均速度为
[7]B点的瞬时速度可以用AC段的平均速度表示，则有
7． AC 0.80 2.00 1.28
【详解】解：（1）[1]AB．电磁打点计时器要打点，需要电压合适的交流电源，A正确，B错误；
C．打出的纸带需要测量点间的长度，需要刻度尺，C正确；
D．打点计时器就可以计时，不需要秒表，D错误；
E．可由打出的纸带来计算速度和加速度，所以不需要天平测量物体的质量，E错误。
故选AC。
（2）[2]由题意可知打点周期是
T=0.02×5s=0.1s
计数点4对应的速度大小
（3）[3]由匀变速直线运动的推论，可得物块做减速运动时的加速度大小为
（4）[4]物块加速时有
已知v4=0.80m/s，计数点9对应的速度大小
设物块加速时间为t1，减速时间为t2，则有
t1+ t2=0.5s
由匀变速直线运动速度时间公式可有
解得
v=1.28m/s
8． BD 位移差 0.844 1.7
【命题意图】本题以小车的匀变速运动为载体，考查学生的实验能力。
【详解】解：（1）[1] AB．电火花打点计时器所接电源应为交流电源，A错误，B正确；
C．由打点计时器计算时间，所以需要秒表，C错误；
D．为测量点迹之间的距离，必须使用刻度尺，D项正确。
故选BD。
（2）①[2]设AB、BC、CD、DE、EF之间的距离分别为和，可有
因此可知，在相邻相等的时间间隔内的位移差基本相等，可判断小车做匀变速直线运动。
②[3]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得
[4]由公式可得
9． 0.1 0.4 0.12
【详解】[1] 遮光条通过第一个光电门的速度
[2] 通过第二个光电门的速度
[3] 滑块的加速度，根据
10． A 0.26 0.12
【详解】（1）[1]由于用手轻推一下小车，受到阻力作用，小车做减速运动，根据桌面上连续6个水滴的位置，可知小车从右向左运动。
故选A。
（2）[2]根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程的平均速度，有
[3]根据匀变速直线运动的推论公式
可得
11． C 打A点时物块的速度（合理即可） 错误
【详解】（1）[1]图乙所示的打点计时器为电火花计时器，所用电源为交流电，故选C。
（2）[2][3]根据
得
因此斜率为
即加速度大小为
图线与纵轴的交点为打A点时物块的速度。
（3）[4]不能用图象中的图线与时间轴围成的面积表示物块t时间内运动的位移大小，他的观点是错误的。
12． 0.56 0.96 2.0 小 系统误差
【详解】（1）[1] 相邻两点间的时间间隔
B点时物块的速度大小
[2] D点时物块的速度大小
（2）[3] 物块的加速度大小为
（3）[4] 如果在某次实验中，交流电的频率为51Hz，那么实际周期小于0.02s，而实际使用的是0.02s，根据运动学公式
测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小的
[5]这是由系统本身引起的，是系统误差。