人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律同步达标检测题

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1.在使用打点计时器时应注意( )
A.使用直流电源,应先接通电源,再使纸带运动
B.使用交变电源,应先接通电源,再使纸带运动
C.使用直流电源,应先使纸带运动,再接通电源
D.使用交变电源,应先使纸带运动,再接通电源
答案B
解析打点计时器采用交变电源,实验过程中应先接通电源,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,选项B正确。
2.打点计时器使用的交变电源频率为50 Hz,在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,若交变电流的频率变小了而未被发现,则测得小车的速度值与真实值比较将( )
A.偏大B.偏小
C.无影响D.无法判断
答案A
解析打点计时器打点的频率是由电源的频率决定的,且打点的频率等于电源的频率。当交变电流的频率为50Hz时,打点计时器每隔0.02s打一个点;当交变电流频率低于50Hz时,打点计时器打点的时间间隔将大于0.02s,计算速度时如果仍按0.02s计时,由v=可知,测量值t偏小将导致测量出的速度大于真实值,选项A正确。
3.在用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律的实验中,下述测量每相邻两计数点间距离的方法正确的是( )
A.当某两个计数点间的距离较大时,可以用短尺把它分段来测量
B.当某两个计数点间的距离较小时,可以用短尺一次把它测完
C.测量每两个相邻计数点间的距离,应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对准起点,读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得到每两个计数点间距离的数值
D.分别逐个测出每两个计数点间的距离,这样便于记录
答案C
解析不论两个计数点间的距离大还是小,采用C项所述方法可减小误差,选项C正确。
4.下图是同一打点计时器打出的4条纸带,哪条纸带的加速度最大( )
答案A
解析4条纸带的时间间隔相等,其中C、D两条纸带上的点间隔均匀,表明它们是做匀速直线运动,可看作加速度为0。A、B两条纸带上的点间隔在不断增大,且A纸带上的点相邻两间距之差较大,故纸带A的加速度最大。
5.在研究小车直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的速度,如下表所示:
为了算出加速度,合理的方法是( )
A.根据任意两计数点的速度,用公式a=算出加速度
B.根据实验数据,画出v-t图像,量出其倾角α,由公式a=tan α算出加速度
C.根据实验数据,画出v-t图像,由图线上任意两点所对应的速度,用公式a=算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的加速度,其平均值作为小车的加速度
答案C
解析选项A偶然误差较大。选项D实际上也仅由始、末两个速度决定,偶然误差也比较大,只有利用实验数据画出对应的v-t图像,才可充分利用各次测量数据,减小偶然误差。由于在物理图像中两坐标轴的分度大小往往是不相等的,根据同一组数据可以画出倾角不同的许多图线,选项B错误。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值,然后利用公式a=算出加速度,即选项C正确。
6.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,按照实验进行的先后顺序,将下述步骤的代号填在横线上 。
A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面
B.把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端,并连好电路
C.换上新的纸带,再重做两次
D.把木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面
E.使小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车,让小车运动
F.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着合适的钩码
G.断开电源,取出纸带
答案DBFAEGC
7.下图是研究匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz,A、B、C、D、E是纸带上五个计数点,每两个相邻计数点间还有四个点没有画出。则纸带上打相邻两计数点的时间间隔为 s。
(2)打计数点C时纸带运动的速度是 m/s。
答案(1)0.1
(2)0.225
解析(1)打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50Hz,使用的是交变电流,每隔0.02s打一个点,相邻两计数点的时间间隔T=0.02×5s=0.1s。
(2)vC=m/s=0.225m/s。
8.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中:
(1)除打点计时器、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的有 (填选项代号)。
A.交变电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.停表
E.天平
(2)实验过程中,下列做法正确的是 (填选项代号)。
A.先接通电源,再使小车运动
B.先使小车运动,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
(3)在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,打点计时器使用的交变电源的频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F,相邻两计数点之间还有四个点未画出,各点到A点的距离依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm。根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB= m/s,C、E间的平均速度为 m/s(计算结果保留2位有效数字)。
答案(1)AC (2)AD (3)0.25 0.45
解析(1)实验使用的电源必须是交变电源,选项A正确,B错误;刻度尺要用来测量纸带上点迹之间的距离,所以必须要有刻度尺,选项C正确;打点计时器是计时的仪器,不需要停表,选项D错误;在利用纸带求解速度与加速度的过程中,物体的质量不需要知道,不用天平测物体的质量,选项E错误。
(2)使用打点计时器时,应先给打点计时器通电打点,然后使小车开始运动,否则会产生较大的误差,选项B错误,A正确;在实验时要将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,这样可以在纸带上打出较多的点,选项C错误,D正确。
(3)交变电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出,则两个计数点之间的时间间隔T=0.1s,根据直线运动中一段时间内的平均速度可以近似表示瞬时速度得,vB=m/s=0.25m/s;C、E间的平均速度为m/s=0.45m/s。
9.为了探究在橡皮条弹力作用下小车的运动,某同学设计了如图甲所示的实验,由静止释放小车,小车在处于伸长状态的橡皮条弹力的作用下向左运动。打点计时器打下的纸带如图乙所示,计数点0为打下的第一个点,该同学在测出计数点2、3、4到计数点0的距离x1、x2、x3后,将纸带由图示位置剪断,将每段纸带的下端对齐,依次并排粘贴在直角坐标系中,连接各段纸带上端的中点画出平滑曲线如图丙所示,对该实验结果的研究可知:
甲
乙
丙
(1)小车做加速度 的直线运动。
A.不断减小
B.不断增大
C.先增大后减小
D.先减小后增大
(2)设打点周期为T,则由纸带测量数据可估算小车的最大速度vmax= ,该估算值 (选填“等于”“大于”或“小于”)小车最大速度的实际值。
答案(1)D (2) 小于
解析(1)分析题图丙可知,图像的斜率表示加速度大小,即小车先做加速度减小后做加速度增大的直线运动。
(2)由题图乙可知,小车在打下2、3两点之间的时间内运动最快,故最大速度vmax=。因在2、3之间除速度最大时刻外其他时刻速度皆小于最大速度,而vmax=实际求出的是平均速度,故平均速度一定小于最大速度。
10.下图是研究匀变速直线运动的实验中得到的一条纸带,舍去前面比较密集的点,从0点开始每5个点取一个计数点:0、1、2、3、4、5、6,量得s1=1.30 cm,s2=3.10 cm,s3=5.38 cm,s4=8.16 cm,s5=11.45 cm,s6=15.26 cm。
(1)计算打下1、2、3、4、5五个计数点时小车的瞬时速度。(要求保留3位有效数字)
(2)将1、2、3、4、5各个时刻的瞬时速度标在如图所示的直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
答案(1)0.155 m/s 0.204 m/s 0.253 m/s 0.304 m/s 0.355 m/s
(2)
解析(1)v1==0.155m/s
v2==0.204m/s
v3==0.253m/s
v4==0.304m/s
v5==0.355m/s。
(2)根据所求出各点速度大小,采用描点法作图。计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
通过计数
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0