高中物理实验：探究小车速度随时间变化的规律习题

这是一份高中物理实验：探究小车速度随时间变化的规律习题，共9页。试卷主要包含了0×10-2 m2T=0等内容，欢迎下载使用。
基础过关练
题组一 实验原理与操作
1.某实验小组同学利用电磁打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”实验,装置如图甲所示。
(1)实验小组某同学在操作过程中有以下实验步骤:
A.换上纸带重复做三次,选择一条较为理想的纸带;
B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,接上电源;
C.把小车停在靠近打点计时器的位置,先放开小车,再接通电源;
D.断开电源,取下纸带;
E.把一条细绳拴在小车前端,细绳跨过滑轮挂上重物;
F.把纸带固定在小车后端,并让纸带穿过打点计时器。
以上步骤有错误的是 ;错误步骤修改正确后,请将上述实验步骤进行排序: (填步骤前的字母)。
(2)如图乙所示是小组中另一同学通过实验得到的描述小车运动情况的纸带,他进行如下数据处理:在纸带上连续选取六个点迹A、B、C、D、E、F,并测得A、C两点间的距离为x1,已知打点计时器所用的交流电源的频率为f,则打点计时器在纸带上打下B点时小车运动的瞬时速度大小vB= 。
(3)如图丙、丁所示是这两位同学用同一组实验数据,分别作出的小车运动的v-t图像,你认为正确的是图 (选填“丙”或“丁”)。

题组二 数据处理与误差分析
2.(2026江苏淮安七校联考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:
(1)实验室提供了以下两种打点计时器,其中A为 (选填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)。

(2)下列说法中正确的是 。
A.实验时,先释放小车,再接通电源
B.实验时,先接通电源,待打点稳定后,再释放小车
C.实验时,先接通电源或先释放小车都可以
D.纸带上打点越密集,说明纸带运动速度越大
(3)实验中某同学得到一条打点计时器打下的纸带,如图1所示,A、B、C、D、E、F、G是打点计时器依次打出的7个点,其中B、C、D、E、F、G距A点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6,相邻两个点之间的时间间隔均为T,打下C点时纸带的速度为 。
(4)某实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后,在坐标系中描出的点如图2所示,请根据这些点在图2中作出v-t图像。
(5)在实验中,算出打下各计数点时小车的瞬时速度后,为了计算加速度,最佳的方法是 。
A.根据任意两计数点对应的速度,用公式a=ΔvΔt算出加速度
B.依次算出通过连续两计数点间的加速度,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,量取其图线倾角α,用a= tan α求出加速度
D.根据实验数据画出v-t图像,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式a=ΔvΔt算出加速度
题组三 实验方案拓展与创新
3.(2026江西南昌中学月考)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。
(1)小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度如表所示,将表中的数据补充完整(结果保留2位有效数字)。
(2)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)。
(3)由v-t图像可知小球运动的规律:小球的速度随时间 (选填“均匀”或“不均匀”)增加。
4.(2026陕西西安陕师大附中月考)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的交流电源上,某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点,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),将这五段纸条由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图乙所示。

(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 轴相当于v轴, 轴相当于t轴。(均填“x”或“y”)
(2)从计数点A开始计时,为求出t=0.15 s时刻的瞬时速度,需要测出 段纸条的长度。
(3)若测得a段纸条的长度为2.0 cm,e段纸条的长度为10.0 cm,则可求出加速度的大小为 m/s2。
答案
基础过关练
1.答案 (1)C BFECDA (2)x1f2 (3)丙
解析 (1)为了充分利用纸带,应先接通电源,待打点稳定后再释放小车,故有错误的步骤是C;根据先组装器材,再进行实验,最后进行数据处理的顺序,可知操作步骤顺序为BFECDA。
(2)用一段很短时间内的平均速度代替中间某点的瞬时速度,有vB=x12T,且f=1T,解得vB=x1f2。
(3)作图时,应用直线拟合各点,尽可能使较多的点落在直线上,且不在直线上的点应尽量均匀分布在直线的两侧,相差较远的点应舍去,故选图丙。
2.答案 (1)电火花计时器 (2)B (3)d3-d12T
(4)图见解析 (5)D
解析 (1)电火花计时器打点时需要墨粉纸盘,电磁打点计时器打点时需要振针和复写纸,可知A为电火花计时器。
(2)实验时,应先接通电源,待打点稳定后,再释放小车,A、C错误,B正确;纸带上打点越密集,说明相同时间内位移越小,可知纸带运动速度越小,D错误。
(3)用一段很短时间内的平均速度代替中间某点的瞬时速度,可得打下C点时纸带的速度为vC=d3-d12T。
(4)作图时,应用直线拟合各点,使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,偏离太远的点舍掉,如图所示。
(5)根据任意两个计数点对应的速度,用公式a=ΔvΔt算出加速度,偶然误差较大,A错误;依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度,实际只利用了两组数据,偶然误差较大,B错误;由于v轴和t轴选取的标度不同时,图线的倾角就会不同,所以不能由a=tan α算出加速度,C错误;根据实验数据画出v-t图像,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式a=ΔvΔt算出加速度,可减小偶然误差,最为合理,D正确。
3.答案 (1)0.12 0.24 (2)图见解析 (3)均匀
解析 (1)用一段很短时间内的平均速度代替中间时刻的瞬时速度,有v2=x1+x22T=6.0×10-2 m2T=0.06 m/s,可得摄影机的曝光周期T=0.5 s,则v3=(13.5-1.5)×10-22×0.5 m/s=0.12 m/s,v5=(37.5-13.5)×10-22×0.5 m/s=0.24 m/s。
(2)根据各位置的瞬时速度,作出小球的v-t图像如图所示
(3)由于小球运动的v-t图线为一条向上倾斜的直线,表示小球的速度随时间均匀增加。
4.答案 (1)图见解析 y x (2)b (3)2
解析 (1)由题意可知,相邻计数点间的时间间隔相等,利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度(点拨:本章第3节将学习),可知剪下的每一段纸条的中间时刻速度与纸条的长度成正比,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)由于每5个计时点取一个计数点,可知相邻两个计数点间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,从计数点A开始计时,t=0.15 s时刻是BC段的中间时刻,利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可知为求出t=0.15 s时的瞬时速度,只需要测出b段纸条的长度xb,然后用v=xbT求得。
(3)若测得a段纸条的长度为2.0 cm,e段纸条的长度为10.0 cm,a、e段各自中间时刻的速度分别为va=xaT=2.0×10-20.1 m/s=0.2 m/s,ve=xeT=10.0×10-20.1 m/s=1.0 m/s,根据a=ΔvΔt可得加速度a=ve-va4T=1.0-0.20.4 m/s2=2 m/s2。
计数点
序号n
1
2
3
4
5
速度
vn/(m·s-1)
0
0.06

0.18