物理人教版 (2019)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巩固练习

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第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律（作业时间：30分钟）一、传统经典实验1．某探究小组在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图所示的一条纸带（每两点间还有4个点没有画出来），用刻度尺量出各点与O点间距离．打点计时器的电源频率为50Hz。（1）纸带上相邻两个计数点间的时间间隔为_______s；（2）根据运动学有关公式可求得，_______m/s，；（计算结果请保留三位有效数字）（3）利用求得的数值在图的坐标纸中作出小车的图像（以打A点时开始计时）；______（4）利用纸带上的数据或者图线求出小车运动的加速度______。（计算结果请保留三位有效数字）2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如下图给出了从O点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中O、A、B…都为计数点，测得x1=1.12cm，x2=1.48cm，x3=1.78cm，x4=2.10cm，x5=2.39cm，x6=2.68cm。（1）在打点计时器打出点A，B，C，D，E点时，小车的速度分别为（计算结果保留3位有效数字）位置ABCDEv（m/s）___________________________________ （2）在平面直角坐标系中作出速度-时间图像。(      )二、创新实验3．某同学为了测定气垫导轨上滑块的加速度，他在滑块上安装了宽度为d的遮光板。然后他利用气垫导轨和数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门所用的时间为，通过第二个光电门的时间，遮光板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为2.0s。你根据上面他通过实验得到的数据，经过光电门1的速度大小________，经过光电门2的速度大小 ________，滑块的加速度大小为_____________。（用题中给的字母表示）4．（1）“用DIS测量瞬时速度”的实验装置如图所示。 ①此实验使用___________传感器自动记录挡光片挡高光时间△t，已知挡光片宽度为△x，则小车前端通过传感器的速度为___________。用平均速度表示瞬时速度，选取的△x大小与速度测量的误差___________（选填：“有关”或“无关）。实验中应选用图中哪一个挡光片？___________。②用此装置研究小车沿导轨下滑过程满足的规律每次将小车从导轨垫高端由静止释放，传感器分别固定在轨道上不同位置，测出小车经过传感器的速度v，同时用秒表测出从释放到小车前端到达传感器的时间t。在v-t坐标平面上描点且连成平滑的线。观察v-t图像，可以判定小车做匀变速直线运动，其依据是___________。每次释放小车的位置要求相同，理由是___________。5．图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题：（1）图甲是___________（填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是_______（填“交流8V”“交流220V”或“四节干电池”）。图乙是________（填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是________（填“交流8V”“交流220V”或“四节干电池”）。（2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。①试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，其中vC=0.479m/s，vD=0.560m/s，vE=0.640m/s。求出vB=______，vF=______。（结果保留3位小数）②以打A点时为计时零点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并在图中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。(        )③由所画速度—时间图象求出小车加速度为___________m/s2。（结果保留2位小数）（3）根据速度—时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度vA=___________m/s。（结果保留2位小数）6．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电磁打点计时器打下的纸带如下图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中未画出，交流电源频率为50Hz。（1）电磁打点计时器，是一种使用低压______（填“直流”或“交流”）电源的计时仪器，每隔____s打一个点；（2）设两个相邻计数点间的时间间隔为t，计算F点的瞬时速度vF的表达式为vF＝____（用题中符号t和d表示）；（3）他经过测量并计算得到电磁打点时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表．以A点对应的时刻为t＝0，在下图所示坐标系中作出v－t图象____，并利用该图象求出物体的加速度a＝____m/s2；（保留两位有效数字）对应点BCDEF速度（m/s）0.1410.1800.2180.2620.301 7．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个测量点。各测量点到0测量点的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间还有四个点未画出，试完成下面问题。（1）实验室提供了以下器材：电火花计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、弹簧测力计，其中在本实验中不需要的一项器材是________；（2）根据纸带上各个测量点间的距离，该同学已将1、2、3、5点对应的时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应的时刻的瞬时速度填入表中。（结果保留三位有效数字）瞬时速度数值/（m·s-1）0.1650.2140.263________0.363 （3）在图中所示的直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图像________。（4）由图象求出小车的加速度a=______________m/s2。（结果保留三位有效数字）8．光电计时器是一种常用的计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间．现在某滑块在斜面上滑行，先后通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别为t1=5×10－2 s，t2=3×10－2 s，从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt=0.15 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量滑块的长度为d，示数如图乙所示。实验中测得滑块的长度d为________cm，滑块通过光电门1的速度v1为______m/s，滑块通过光电门2的速度v2为______m/s，滑块的加速度大小为______m/s2。（最后3个空的结果保留3位有效数字）9．光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示装置测量滑块的速度，图中是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端的P点悬有一铅锤。实验时，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为和．滑块的宽度。（1）滑块通过光电门1时的速度______，通过光电门2时的速度______（保留两位有效数字）。（2）由此测得的瞬时速度和只是一个近似值，它们实质上是滑块通过光电门1和2时的_______，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将_______的宽度减小一些。10．（1）一同学利用气垫导轨测定滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0 cm的遮光条，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为Δt2=0.10 s，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为Δt=4.0 s试估算：滑块经过第一个光电门时的速度大小_________；在滑动过程中，滑块的加速度大小_________ m/s2（保留两位小数位数）。 （2）在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，下列做法正确的是______。A．先接通电源，再使纸带运动                       B．先使纸带运动，再接通电源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