物理1 实验：探究小车速度随时间变化的规律练习

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

基础过关练

题组一　实验原理及实验过程　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

1.(2020湖北武汉大学附中高一上期中)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叫做　　　　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　　　　　　。 

题组二　数据处理

2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,使用电磁打点计时器(所用交流电源的频率为50 Hz),得到如图所示的纸带。图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来,下列表述正确的是              (　　)

A.实验时应先放开纸带再接通电源

B.从纸带上不可能求出计数点C对应的小车速率

C.从纸带上可以求出计数点B对应的小车速率

D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s

3.(2021湖北部分高中联考协作体高一上期中)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,打出纸带的一部分如图所示。已知相邻两点间时间间隔为T。

(1)打点计时器的电源为　　　　(填“交流”或“直流”)电源。 

(2)小车做匀加速直线运动,A、B、C、D这四个点中,最先打的点是　　　　点。 

(3)利用T和图中给出的物理量可以计算出:在打点计时器打出B点时,小车的速度大小为　　　　,打出C点时小车的速度大小为　　　　,小车运动的加速度大小为　　　　。 

题组三　作v-t图象

4.(2021山西太原高一上期中)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学在纸带上选择0、1、2、3、4、5、6共7个计数点(每相邻两个计数点间还有4个点未画出),0到各计数点的距离如图1所示,已知打点计时器接的是频率为50 Hz的交流电源,回答下列问题:

图1

(1)该同学已求出点1、2、3、5对应时刻的瞬时速度大小,试求出计数点4对应的瞬时速度大小并填入下表中。(结果保留3位有效数字)

(2)以0点对应的时刻为零时刻,根据表中数据在图2中作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。

图2

(3)由v-t图可看出小车速度随时间的变化规律是 

　。 

(4)由v-t图可求得小车的加速度大小为　　　　 m/s2。(结果保留2位有效数字) 

能力提升练

题组一　实验原理及实验过程

1.(2021湖南邵阳十一中高一上期中,)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.接通打点计时器电源的同时使小车开始运动

B.在选取计数点时必须从纸带上第一个打点开始选取

C.使用刻度尺测量长度时,要估读到最小刻度的下一位

D.作v-t图时,所描的线要确保经过每一个点

2.(2020山西晋中高一上期中,)下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是              (　　)

①接通电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点

②断开电源

③取下纸带,从能够看清的某个点开始数,数出若干个点,如果数出n个点,这些点划分出的间隔数是(n-1),由此计算出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间

④把纸带装好

⑤了解打点计时器的结构,然后把它固定在桌子上

⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离

A.⑤④①②③⑥

B.⑤④①③⑥②

C.⑤④①⑥③②

D.⑤④①②⑥③

题组二　数据处理及误差分析

3.(2021广东深圳实验学校高一上第一阶段考试,)在用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时

图1

(1)某小组同学用同一打点计时器打出的两条纸带如图1所示,由纸带可知　　　　。 

A.打纸带甲时小车的加速度比打纸带乙时的大

B.打纸带甲时小车的加速度比打纸带乙时的小

C.在打下计数点“0”至“5”的过程中,打纸带甲时小车的平均速度比打纸带乙时的大

D.在打下计数点“0”至“5”的过程中,打纸带甲时小车的平均速度比打纸带乙时的小

(2)以下关于“先作v-t图象再求加速度”的说法中,正确的是　　　　。 

A.只要确定了v-t图象中的两点,就可以得出小车运动的v-t图象,因此实验只需要测出两组数据

B.作v-t图象时,所取的点越多,图线就越准确

C.作出的v-t图线应该通过所有的点,图线曲折也可以

D.对于偏离直线较远的点,说明误差太大,应舍去

(3)该小组同学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共七个计数点,其相邻点间的距离如图2所示,相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s。由此计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,并将各个速度标在图3所示的坐标纸上,画出了小车的瞬时速度随时间变化的关系图象。根据图象,求出小车运动的加速度为　　　　　　　　 m/s2。(保留三位有效数字)。 

图2

图3

题组三　实验方案拓展与创新

4.()光电计时器是一种常用计时仪器,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,当有滑块从a、b间通过时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。现有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是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t=0.15 s,用分度值为1 mm的刻度尺测量滑块的长度d,示数如图乙所示。

(1)读出滑块的长度d为　　　　cm。 

(2)滑块先后通过两光电门的速度v1、v2分别为　　　　m/s、　　　　m/s。 

(3)滑块的加速度大小为　　　　m/s2。(计算结果保留两位小数) 

答案全解全析

基础过关练

1.答案　(1)电火花　交流　靠近　(2)CBDA

解析　(1)题图中仪器A叫做电火花计时器,使用220 V交流电源。实验过程中,释放小车前,小车应停在靠近仪器A的位置。

(2)使用打点计时器分析小车运动情况的实验中,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.C　在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,实验时应先接通电源再放开纸带,A错误;计数点C对应的小车速率可以由B、D两点间的平均速度得出,有vC=,B错误;同理,C正确;由于相邻两计数点之间还有4个点没有画出,所以时间间隔为0.1 s,D错误。

3.答案　(1)交流　(2)A　(3) 　　

解析　(1)打点计时器的电源为交流电源。

(2)小车做匀加速直线运动,速度越来越大,纸带上的点的间距越来越大,所以A、B、C、D这四个点中,最先打的点是A点;

(3)在打点计时器打出B点和C点时,小车的速度大小分别为vB=,vC=,小车运动的加速度大小为a==。

4.答案　(1)0.314　(2)图见解析

(3)速度随时间均匀增大　(4)0.49

解析　(1)计数点4对应的瞬时速度大小为v4==×10-2 m/s≈0.314 m/s

(2)描点作图如图所示

(3)由v-t图线可看出小车速度随时间的变化规律是速度随时间均匀增大。

(4)v-t图线的斜率表示加速度,则加速度大小为a= = m/s2 =0.49 m/s2。

能力提升练

 1.C　实验时应先接通打点计时器的电源,后释放小车,A错误;为了便于测量,应从点迹清晰的点开始选取计数点,B错误;使用刻度尺测量长度时,要估读到最小刻度的下一位,C正确;作v-t图时,若各点与直线拟合,则作直线并使直线经过尽量多的点,但不是要求所描的线要确保经过每一个点,D错误;故选C。

2.A　进行实验前应充分了解打点计时器的结构和工作原理,并安装好打点计时器;然后要将纸带装好,实验开始时应先接通电源,等打点计时器工作稳定后再拉动纸带;打点结束后,应立即关闭电源以保护打点计时器;最后将纸带与打点计时器分离,进行纸带处理。故选项A正确。

3.答案　(1)BD　(2)BD　(3)0.833

解析　(1)由于相邻两点间,时间间隔相等,从甲、乙两条纸带可知,开始时甲纸带的速度比乙的大,最后甲的速度比乙的小,而两纸带对应的时间相同,根据加速度的定义a=

可知纸带甲的加速度比乙的小,A错误,B正确;

从计数点“0”至“5”,乙纸带比甲纸带长,而时间相同,根据平均速度定义=

可知纸带甲的平均速度比乙的小,C错误,D正确。故选B、D。

(2)实验中为了减小实验误差,要多测量几组数据,然后作出v-t图象,根据图象的斜率求解加速度,所取的点越多,图线就越准确,误差越小,A错误,B正确;

作v-t图线时,应该使大多数点落在直线上,少数均匀分布在直线的两侧,对于偏离直线较远的点,说明误差太大,应舍去,不能画成折线,C错误,D正确。故选B、D。

(3)根据图象可得小车运动的加速度为a== m/s2=0.833 m/s2。

4.答案　(1)4.40　(2)0.88　1.47　(3)3.93

解析　(1)由题图可知d=8.40 cm-4.00 cm=4.40 cm。

(2)通过两光电门的速度v1==0.88 m/s,v2==1.47 m/s。

(3)滑块的加速度a== m/s2=3.93 m/s2。