高中物理1 实验：探究小车速度随时间变化的规律当堂检测题

这是一份高中物理1 实验：探究小车速度随时间变化的规律当堂检测题，共13页。试卷主要包含了实验题，多选题，单选题等内容，欢迎下载使用。


一、实验题
1．某同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
(1)图中仪器A叫作______打点计时器，使用220 V______（填“交流”或“直流”）电源。释放小车前，小车应停在______（填“靠近”或“远离”）仪器A的位置；
(2)使用打点计时器分析小车运动情况的实验中，有以下基本步骤：
A．松开纸带让小车带着纸带运动 B．穿好纸带
C．把打点计时器固定好 D．接通电源进行打点
以上步骤的正确顺序是______。
2．用电磁打点计时器、光滑平板、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，如图所示是某同学即将释放小车前的实验装置图，该装置图中有3处明显错误，它们分别是：
（1）____________________________；
（2）____________________________；
（3）____________________________．
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲所示为某次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点)，相邻两计数点间的时间间隔T＝0.1 s。(计算结果均保留三位有效数字)
(1)根据_______________计算各点的瞬时速度，则vD＝________ m/s，vC＝________ m/s，vB＝________ m/s。
(2)在如图乙所示坐标系中画出小车的v－­t图线_____，并根据图线求出小车运动的加速度a＝________。若当时电网中交变电流的频率变为60 Hz，但该同学并不知道，仍按50 Hz计算，那么这个同学实验测得的物体加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是：_____________。
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。
(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图像可知小车运动的规律：速度随时间____________。
5．在做“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每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)，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v­t关系的图线，从而求出加速度的大小。
(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v­t关系的图线_____(作答在图上)，其中________(填“x”或“y”)轴相当于v轴，________(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。
6．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，
（1）从下列给出的器材中选出需要的器材.
A．电磁打点计时器 B．天平 C．低压交流电源 D．低压直流电源 E.细绳和纸带 F.钩码和小车 G.秒表 H.一端有滑轮的长木板 I.刻度尺
选出的器材有AEFH，还需要________.
（2）某同学按照以下步骤进行操作：
a.换上纸带重复做次，选择一条较为理想的纸带；
b.将打点计时器间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地方，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，绳跨过滑轮挂上钩码，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________（填步骤前的字母），应更正为________；步骤合理的顺序是________（填步骤前的字母）.
7．某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时：
(1)把一条纸带穿过打点计时器，该同学发现有如图1中的两种穿法，有点犹豫。你认为________(选填“甲”或“乙”)的穿法效果更好。
(2)完成实验后，该同学用刻度尺测量纸带上的点距，如图2所示，B点对应刻度的读数是________ cm，已知打点计时器每0.02 s打一个点，则B点对应的速度vB＝________ m/s。
8．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________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
9．如图甲所示是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中相邻小球影像间的时间间隔是0.1s，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以通过刻度尺读出。请在图乙所示坐标纸中作出小球滚下过程的v－t图像，并求出加速度a。(以小球的第一个影像位置作为小球的起点)
10．做变速运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率是50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图所示，每一段纸带的一端与x轴相重合，与y轴平行放置，将纸带贴在坐标系中．
（1）本实验中运动的小车，相邻相等时间内位移存在某种关系，请你仔细研究图像，找出这一关系；
（2）请画出小车的v-t图象；
（3）根据图象求出其加速度大小．
二、多选题
11．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对于减小实验误差来说，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小些
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、计算
D．选用各处平整程度、光滑程度不相同的长木板做实验
12．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
三、单选题
13．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．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
计数点序号
1
2
3
4
5
速度vn/（m·s－1）
v1＝0
v2＝0.06
v3＝____
v4＝0.18
v5＝____
计数点
B
C
D
E
F
速度(m/s)
0.141
0.185
0.220
0.254
0.301
参考答案
1．电火花 交流 靠近 CBDA
【详解】
解：(1)[1]题图中仪器A叫作电火花打点计时器。
[2]使用220 V交流电源。
[3]实验过程中，释放小车前，小车应停在靠近仪器A的位置。
(2)[4]使用打点计时器分析小车运动情况的实验中，基本步骤为：先把打点计时器固定好，穿好纸带，再接通电源进行打点，之后松开纸带让小车带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA。
2．细线与平板不平行 打点计时器接的是直流电源 小车离打点计时器的距离太远
【详解】
(1)[1]由实验装置图象可知，细线与木板不平行，所以此处错误；
(2)[2]打点计时器用的必须是交流电，图中用的是直流电，所以采用的电源不对；
(3)[3]小车释放的位置应该靠近打点计时器，打点计时器应该固定在木板的右端，以便测量更多的数据来减小误差．
3．打某点时的瞬时速度可用打该点时前后一小段时间内的平均速度来代替 3.90 2.64 1.38 见解析 12.6 m/s2 偏小 零时刻小车经过A点的速度
【详解】
(1)[1]打某点时的瞬时速度可用打该点时前后一小段时间内的平均速度来代替。
[2]打D点的瞬时速度
[3]打C点的瞬时速度
[4]打B点的瞬时速度
(2)[5]由(1)中数据画出小车的v­t图线如图所示
[6]由图线的斜率可求得小车的加速度
[7]若交流电的实际频率为60 Hz，那么实际打点周期偏小，计算时打点周期T偏大，计算得到的各速度值和Δv均偏小，Δt偏大，根据以上公式知测量的加速度值与真实的加速度值相比偏小。
(3)[8]将图线延长后，与纵轴交点的速度表示零时刻小车经过A点时的速度。
4．0.12 0.24 见解析 均匀增加
【详解】
(1)因为x1＋x2＝0.06 m，且
v2＝m/s＝0.06 m/s
所以
T＝0.5 s
[1]因为x2＋x3＝0.12 m，则
v3＝m/s＝0.12 m/s
[2]因为x4＋x5＝0.24 m，则
v5＝m/s＝0.24 m/s
(2)[3]其v－t图像如图所示。
(3)[4]小车运动的v－t图像是一条斜向上的直线，表示小车的速度随时间均匀增加。
5．图见解析 y x b 2
【详解】
(1)[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：
(1)[2]y轴相当于v轴；
(1)[3]x轴相当于t轴；
(2) [4]t＝0.15s是BC段的中间时刻，要求t＝0.15s时的瞬时速度，只需要测b段纸带的长度，然后用求得的平均速度即可认为是t＝0.15s时刻的瞬时速度；
(3) [5]a、e段各自中间时刻的速度分别为
根据得
6．CI c 先接通电源，再释放小车 becda
【详解】
(1)[1]在本实验中，不需要测量小车或砝码的质量，因此不需要天平，打点计时器使用的是交流电源，因此不需要直流电源，同时打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要秒表．测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：CI．
(2)[2][3]以上步骤有错误的是c，应先接通电源，再释放小车．
[4]根据组装器材、进行实验，数据处理的顺序知，操作步骤顺序为：becda．
7．乙 3.20 1.45
【详解】
(1)[1]由题图1可知，该打点计时器为电磁打点计时器，纸带应放在复写纸的下方，故乙的效果更好；
(2)[2]由题图2可知，A点对应刻度的读数为0.50 cm，B点对应刻度的读数为3.20 cm，C点对应刻度的读数为6.30 cm；
[3]已知打点计时器每0.02 s打一个点，则
8． 见解析 0.40 不变
【详解】
(1)[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)[2]根据表中数据，利用描点法作出图像如图：
(3)[3]v—t图像的斜率表示加速度，故
a＝＝0.40 m/s2
(4)[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。
9．，2.0m/s2
【详解】
设小球开始时的位置为0，依次记下位置1、2、3、4、5，因为相邻两点时间间隔为0.1s，则有
v1==0.8m/s
v2==1.0m/s
v3==1.2m/s
v4==1.4m/s
作出v－t图像如图所示
加速度a等于v－t图线的斜率，即有
a==2.0m/s2
10．⑴∆x=aT²=7.8mm ⑵略⑶0.78m/s²
【分析】
（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；
（2）匀加速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．由图中的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；
（3）根据△x=aT2求出小车的加速度．
【详解】
（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分别是：8mm，7mm，8mm，8mm，8mm，取平均值可得△y=7.8mm．
（2）由图中的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=yn/T；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）根据△y=aT2得：小车加速度．
【点睛】
解决本题的关键掌握匀加速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．以及掌握在相邻的相等时间内的位移之差是一恒量，△x=aT2．
11．AC
【详解】
A、选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直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过小，打出的点子很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的加速度略大一些较好，B错误．
C、为了减小长度测量的相对误差，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、如果实验中所用长木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差的增大，因此在实验前对所用长木板进行挑选、检查是必要的，所以D错误．
故选AC.
12．AC
【详解】
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。
13．C
【详解】
A．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；
BC。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；
D．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。
故选C。