2021学年1 实验：探究小车速度随时间变化的规律优秀课时作业

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律课后练

1. 下列关于电磁打点计时器的说法中正确的是（　　）

A. 电磁打点计时器使用低压直流电源

B. 电磁打点计时器使用低压交流电源

C. 使用电磁打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s

D. 使用电磁打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.1 s

2. 使用打点计时器时应注意（　　）

A. 无论使用电磁打点计时器还是电火花打点计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面

B. 使用打点计时器时，应先接通电源，再拉动纸带

C. 使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与限位孔平行

D. 使用打点计时器时，应将打点计时器先固定在桌子上

3. 与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹。下列关于纸带上点迹的说法中正确的是（　　）

A. 点迹记录了物体运动的时间

B. 点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移

C. 纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状

D. 纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况

4. 用打点计时器研究物体运动时，接通电源和让纸带随物体开始运动，这两个操作的时间关系应当是（　　）

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. 先释放纸带或先接通电源都可以

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计时器打下的纸带如图6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个点图中没有画出，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(1)中得到的数据，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”）。

6. 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)

7. 某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率是，在实验中得到一条点迹清晰的纸带，他把某一点记作O，再依次选6个点作为计数点，分别标以A、B、C、D、E和F，如图甲所示.

（1）如果测得C、D两点相距，D、E两点相距，则在打D点时小车的速度是______.

（2）该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在坐标系中描好点，如图乙所示，请在图乙中作出小车的图像______，并求出小车的加速度______.

8. 某同学在玩具赛车的赛车场看赛车比赛时，用相机连拍功能对经过的某玩具赛车进行了连拍，然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好，排列好的位置关系如图所示。已知该照相机的连拍频率是每秒10张，照片与实物的比例为1∶10.为了判断该赛车的运动情况，该同学对整理好的照片进行了研究。请根据图中数据回答下列问题：

（1）该照相机连拍时，其拍摄周期为T=___________ s。

（2）图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v2=______ m/s，赛车在第五个位置的速度v5=_______ m/s。

（3）该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度a=_________ m/s2。

9. 在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：

(1)下列仪器需要用到的有______；

A. B.C. D.

(2)某同学进行了以下实验操作步骤，其中有误的步骤是______；

A.将电火花打点计时器固定在长木板的一端，并接在220V交流电源上

B.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔

C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码

D.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源

(3)在实验中得到一条如图所示的纸带，已知电源频率为50Hz，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，测量出，则打下“F”点时小车的瞬时速度______m/s（结果保留两位有效数字）；

(4)若实验时电源频率大于50Hz，则打下“F”点时小车的实际速度______（填“大于”“小于”或“等于”）测量速度。

10. 小明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）释放小车时，实验装置如图甲所示，指出该装置或操作中错误的是___________。

A．电磁打点计时器接在直流电源上了 B．小车质量没有远大于槽码质量 C．小车离打点计时器过远

（2）如图乙为改正装置后打下的一条纸带的中间部分，A、B、C、D为其中连续打出的四个点（已知打点计时器打点时间间隔T=0.02 s）。由于操作不慎，C点模糊了，小明仍用此纸带来研究。从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为___________ cm，在打下C点时小车的速度最接近于___________ m/s（结果保留三位有效数字）。

11. 同学们利用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验。请你完成下列有关问题：

（1）实验室提供如图甲、乙两种打点计时器，某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图中的___________（选填“甲”或“乙”）计时器。

（2）另一实验小组使用的是电磁打点计时器，图中，接线正确的是_________（选填“甲”或“乙”）。

（3）如图甲所示为一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），相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s，由此计算各点的瞬时速度。则vD=3.90 m/s，vC=_______ m/s，vB=1.38 m/s，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a=_______。又将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义：___________。

12.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．

参考答案

1. BC

【详解】AB．电磁打点计时器使用低压交流电源，A错误，B正确；

CD．使用电磁打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s，C正确，D错误。

故选BC。

2. BCD

【详解】使用打点计时器时，纸带必须穿过限位孔，电火花计时器不需要复写纸，A错误；实验过程应先接通电源，后释放纸带，否则在纸带上留下的点很少，不利于数据的处理和减小误差，B正确；使用打点计时器时，为了减小摩擦力，拉动纸带的方向应与限位孔平行，C正确；使用打点计时器时应将打点计时器先固定在桌子上，D正确．

3. ABD

【详解】A．相邻两点之间的时间间隔为，其中f为计时器所通交流电的频率；因此点迹可以记录物体运动的时间，故A正确；

B．物体运动过程中相对于出发点的每个位置与纸带上点迹相对于起点的位置一一对应，因此点迹可以记录物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移，故B正确；

C．纸带上点迹的分布情况与物体的质量和形状无关，因此不能够反应物体的质量和形状，故C错误；

D．根据纸带上点迹的分布情况，可以反映了物体的运动的方向、轨迹、位移，可以计算出物体运动的速度、加速度，因此纸带上点迹的分布情况可以反映物体的运动情况，故D正确；

故选ABD。

4. A

【详解】应该先接通电源后释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打更多的点，利于数据的采集和处理，不对实验产生较大的误差，BCD错误，A正确。

故选A。

5. 【答案】（1）；（2）图片见解析；（3）0.40；（4）不变

【详解】（1）两个相邻计数点的时间间隔

vF的公式为

（2）根据图中数据，利用描点法做出图像如图

（3）图像斜率大小等于加速度大小，故有

（4）如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，但频率不变，故打点的周期不变，故不影响测量情况，故加速度的测量值与实际值相比不变。

6. 【答案】图片见解析，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

7.【答案】（1）1.4；（2）图见解析； 5

【详解】(1)根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得：

.

(2)连接各点构成倾斜的直线得到图像，如图所示，

图像的斜率表示小车的加速度，可得：

.

8.【答案】（1）0.1；（2）2.6； 3.2；（3）. 2

【详解】（1）每秒拍10张照片，则拍摄周期

T= s=0.1 s

（2）设题图中前两段的位移为x1，最后两段的位移为x2，玩具赛车在第二个位置的速度为

v2= m/s=2.6 m/s

玩具赛车在第五个位置的速度为

v5= m/s=3.2 m/s

（3）由可得，加速度

a==2 m/s2

9. 【答案】（1） AB；（2）D；（3）0.46；（4）大于

【详解】(1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，依据实验原理，通过打点计时器在纸带上打点，处理纸带时需要用刻度尺。

故选AB。

(2)A．将打点计时器固定在长木板没有滑轮一端，并接在220V交流电源上，A正确；

B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔，B正确；

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码，C正确；

D．实验操作时，用将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再释放纸带，D错误。

故选D。

(3)打下纸带上F点时小车的瞬时速度大小为

(4)若实验时电源频率大于50 Hz，则相邻计数点间的时间间隔，由F点的瞬时速度表达式

可知，其实际速度大于测量速度。

10.【答案】（1）AC；（2）3.00； 1.40

【详解】（1）电磁打点计时器应接在交变电源上；不需小车质量远大于槽码质量；小车离打点计时器过远，故选AC。

（2）A点在刻度尺上位置的读数为3.00 cm；打点计时器打点时间间隔T=0.02 s，在打下C点时小车的速度

vC= m/s=1.40 m/s

11. 【答案】（1） 乙；（2）乙；（3）2.64；v-t图见解析；12.6 m/s2；零时刻小车经过A点的速度

【详解】（1）电火花计时器不用复写纸，题图乙中的打点计时器是电火花计时器，题图甲中的打点计时器是电磁打点计时器；

（2）电磁打点计时器是使用交变电源的计时仪器，工作电压为8 V，所以接线正确的是题图乙；

（3）C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，打C点时小车的瞬时速度：

vC= m/s=2.64 m/s

由上述数据作出小车的v-t图像如图所示：

由图线斜率可求得小车的加速度为

a= m/s2=12.6 m/s2

将图线延长与纵轴相交，交点意义是零时刻小车经过A点的速度。

12. 【答案】⑴∆x=aT²=7.8mm；⑵见解析；⑶0.78m/s²

【解析】

【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