高中1 实验：探究小车速度随时间变化的规律复习练习题

这是一份高中1 实验：探究小车速度随时间变化的规律复习练习题，共9页。试卷主要包含了1 s，60－4等内容，欢迎下载使用。
知识点1实验原理和操作
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是( )
A．小车在槽码的牵引下运动时，只需打一条纸带，然后进行数据处理
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，找一个适当的点作为计时起点
D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s
2．[2023·浙江丽水四校高一联考]在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，
(1)从下列给出的器材中选出实验中所需的，并将它们填在横线上(填编号)：
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．停表 H．一端有滑轮的长木板
I．刻度尺
选出的器材有________；
(2)某同学按照以下步骤进行操作：
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；
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，合理的顺序是________(填步骤前的字母).
知识点2数据处理和分析
3.在实验中，利用纸带上的数据得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系．某次实验中某同学描出的点如图所示．在直角坐标系上一共描出了10个点．
下列思考有道理的是( )
①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v­t图线不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线
②这10个点中有6个点虽然不在一条直线上，但它们在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远
③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I)，有6个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律
④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的
A．①③ B．②④
C．①② D．③④
4．某学习小组利用如图甲装置研究小车运动的规律．
(1)实验时打点计时器接到频率为50 Hz的交变电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出).x1＝4.09 cm，x2＝4.91 cm，x3＝5.69 cm，x4＝6.47 cm，x5＝7.28 cm，x6＝
8．14 cm.根据测量数据，分别计算了打点计时器在打B、C、D、E、F点时小车的速度，请将你计算所得的打C点时的速度填入表格．
(2)根据(1)中表格数据，以打A点时为计时起点，在右图所示的坐标纸中画出小车运动的v­t图像．
(3)根据图像得出打A点时小车的速度为________m/s.
(4)根据图像求得小车运动的加速度a＝________m/s2(结果保留一位有效数字).
促思提能训练
1．在用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下述测量各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，可以用短尺进行分段测量
B.当相邻两个计数点间的距离都较小时，才可以用短尺一次测完
C.测量各相邻计数点间的距离，应该用最小刻度为毫米的长尺的零刻度对准计时起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到各相邻计数点间距离的数值
D.分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录
2．在研究小车运动情况的实验中，已计算出小车经过各计数点的瞬时速度如下表：
为了计算加速度，下列方法合理的是( )
A.根据任意两计数点的速度用公式a＝ eq \f(Δv,Δt)计算出加速度
B.根据实验数据画出v­t图像，量出其倾角，由公式a＝tan α求出加速度
C.根据实验数据画出v­t图像，由图像上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a＝ eq \f(Δv,Δt)计算出加速度
D.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
3．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，该装置或操作中的错误是________．
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).
4．如图所示是在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0，1，2，3，4，5，6，…，现测得0、1间的距离x1＝5.18 cm，1、2间的距离x2＝4.40 cm，2、3间的距离x3＝3.62 cm，3、4间的距离x4＝2.78 cm，4、5间的距离x5＝2.00 cm，5、6间的距离x6＝1.22 cm.(交流电源频率为50 Hz)
(1)根据上面的记录，计算打点计时器在打1，2，3，4，5点时的速度并填在下表中：
(2)根据(1)中表格数据，在图中画出小车的速度—时间图像，并说明小车速度变化特点．
5．[2023·黑龙江省七台河市检测]用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出．
(1)根据运动学有关公式可求得vB＝16.50 cm/s，vC＝________ cm/s，vD＝26.30 cm/s.
(2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的v­t图线(以打A点时开始计时)，并根据图线求出小车运动的加速度a＝________ m/s2.(结果保留2位有效数字)
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是______ cm/s，此速度的物理意义是________________________________________________________________________．
6．[2023·湖北省武汉市高一检测]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)根据表中的数据，以A点对应的时刻为t＝0，在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v­t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”).如果当时电网中交变电流的频率是f＝51 Hz，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”).
7．[2023·江苏省盐城市测试]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，并将小球的位置进行编号．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，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s.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)；根据图像可求出加速度a＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)
1．实验：探究小车速度随时间变化的规律
知识点分组练
1．答案：C
解析：小车在槽码的牵引下运动时，需打出多条纸带，多次测量，然后进行数据处理，减小误差，故A错误；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，找一个适当的点作为计时起点，故B错误，C正确；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0.1s，故D错误．
2．答案：(1)ACEFHI (2)C BFECDA或BEFCDA
解析：(1)在本实验中，不需要测量小车或钩码的质量，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，因此不需要停表．测量点迹间的距离需要刻度尺，所以需要的器材是ACEFHI.
(2)步骤有错误的是C，应先接通电源，再释放小车．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(BEFCDA也正确).
3．答案：B
解析：由于实验存在误差或错误，所以这10个点中有8个点不可能完全在一条直线上，但紧挨在一条直线附近，只有F和B两个点离这条直线远，用倾斜直线进行连接，这条直线通过大部分的点，不在直线上的点两侧分布均匀，此条直线可表示小车运动的规律，①③错误，②正确；在直线通过大多数的点，与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的，④正确．故选B.
4.
答案：(1)0.53 (2)如图所示 (3)0.37 (4)0.8
解析：(1)每相邻计数点之间有4个点未画出，故相邻计数点之间的时间间隔T＝0.1s，由vC＝eq \f(x2＋x3,2T)得vC＝eq \f(（4.91＋5.69）×10－2m,2×0.1s)＝0.53m/s.
(2)描点作图如图所示．
(3)由图可得vA＝0.37m/s.
(4)由vt图线斜率可得a＝0.8m/s2.
促思提能训练
1．答案：C
解析：无论两个计数点间的距离是大还是小，采用C项中的方法都可减少误差，C正确．
2．答案：C
解析：选项A中的方法偶然误差较大，选项A错误；选项D中的方法实际上也仅由始末两时刻速度决定，偶然误差也比较大，选项D错误；只有利用实验数据画出对应的vt图像，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差，由于在物理图像中，两坐标轴的分度值往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图像，选项B错误；正确的方法是根据表中数据画出vt图像，根据图像找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a＝eq \f(Δv,Δt)算出加速度，选项C正确．
3．答案：(1)AC (2)2.95 1.40
解析：(1)电磁打点计时器应接在交流电源上；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A、C.
(2)A点在刻度尺上位置的读数为2.95cm；打点计时器打点时间间隔T＝0.02s，在打下C点时小车的速度
vC＝eq \f(xD－xB,2T)＝eq \f(（9.60－4.00）×10－2m,2×0.02s)＝1.40m/s.
4．答案：(1)1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 (2)见解析
解析：(1)由题意可知各计数点间的时间间隔T＝0.04s，某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速度表示．由v＝eq \f(x,t)得打1点时的速度v1＝eq \f(x1＋x2,2T)＝1.20m/s；打2点时的速度v2＝eq \f(x2＋x3,2T)＝1.00m/s；打3点时的速度v3＝eq \f(x3＋x4,2T)＝0.80m/s；打4点时的速度v4＝eq \f(x4＋x5,2T)＝0.60m/s；打5点时的速度v5＝eq \f(x5＋x6,2T)＝0.40m/s.
将数值填入表格如下：
(2)描点并连线得小车的速度—时间图像，如图所示．由图像可知，小车速度均匀减小．
5．答案：(1)21.40 (2)图像见解析 0.49 (3)11.60 开始计时时小车的速度(即表示小车在A点的瞬时速度)
解析：(1)电磁打点计时器频率是50Hz时，它们每隔0.02s打一次点，根据题意可知：每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，因此计数点之间的时间间隔为T＝5×0.02s＝0.1s.
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，因此有vC＝eq \f(xBD,tBD)＝eq \f(1.90＋2.38,2×0.1)cm/s＝21.4cm/s.
(2)描点作图，用平滑曲线连接，如图所示
速度图像中斜率即加速度，所以a＝k＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(0.360－0.163,0.5－0.1)m/s2＝0.49m/s2.
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是11.60cm/s，此速度的物理意义是：开始计时时小车的速度(即表示小车在A点的瞬时速度).
6．答案：(1)eq \f(d6－d4,10T) (2)图像见解析 (3)0.40 (4)不变 偏小
解析：(1)电火花计时器接220V、50Hz交变电源．则有打点周期T＝0.02s，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，则相邻两计数点的时间间隔为5T，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打F点时的速度公式为vF＝eq \f(d6－d4,2×5T)＝eq \f(d6－d4,10T).
(2)由题表中的数据在图乙所示坐标系中描点画图，如图所示．
(3)由vt图像的斜率表示加速度，可得小车的加速度a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(0.301－0.1,5×5×0.02)m/s2＝0.40m/s2.
(4)虽然电网中交变电流的电压变成210V，可交流电的频率没变，打点周期不变，则不会影响加速度的测量值，因此加速度的测量值与实际值相比不变．电网中交变电流的频率是f＝51Hz时，由T＝eq \f(1,f)＝eq \f(1,51)s