高中物理人教版 (新课标)必修11 实验：探究小车速度随时间变化的规律随堂练习题

实验：探究小车速度随时间变化的规律

课堂素养达标

1.光电门在测量物体的瞬时速度方面有得天独厚的优势,如图所示,气垫导轨上有两个滑块,滑块上面固定一遮光条,光电计时器可以记录遮光条通过光电门的时间。测得遮光条的宽度为Δx,用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度,正确的措施是              (　　)

A.换用宽度更窄的遮光条

B.提高测量遮光条宽度的精确度

C.使滑块的释放点更靠近光电门

D.增大滑块的质量,以减小滑块通过光电门的速度

【解析】选A。根据平均速度等效替代瞬时速度,故只能尽量减小计算平均速度的位移,即换用宽度更窄的遮光条,才能使更接近于瞬时速度,故A正确,B、C、D错误。

2.在研究匀变速直线运动的实验中,某同学操作以下实验步骤,

A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处放开纸带,再接通电源

B.将打点计时器固定在平板上,并接好电路

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.取下纸带

E.将平板一端垫高,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动

F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔

(1)所列步骤中有错误的是: __________________________。 

(2)遗漏的步骤(遗漏步骤可编上序号G、H、…):

 __________________________________________。 

(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序:

___________________________________________。 

【解析】(1)步骤A中应先通电,再放纸带,顺序不能颠倒;D中取下纸带前应先断开电源。

(2)遗漏的步骤G:换上新纸带,重复实验三次。

(3)步骤完善后,合理的实验步骤顺序为:BFECADG。

答案:(1)A中应先通电,再放纸带;D中取下纸带前应先断开电源

(2)G:换上新纸带,重复实验三次

(3)BFECADG

3.有关“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,完成下列题目:

(1)实验中用到的电火花计时器工作电压是220 V的 

电源(选填“直流”或“交流”)。

(2)哪些操作对该实验是没有必要或是错误的________。 

A.要用天平测出钩码质量

B.先释放小车后启动打点计时器

C.为了便于测量,应该舍掉一些过于密集的点,找一个适当的点当作计时起点

D.作图像时,必须要把描出的各点连在一条曲线上

(3)某同学利用打点计时器所记录的纸带来研究匀变速直线运动小车的运动情况。实验中获得一条纸带,如图所示,其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为50 Hz,则打A点时小车运动的速度vA=______m/s(保留3位有效数字)。 

【解析】(1)打点计时器的工作电源是交流电,电磁打点计时器需要接4～6 V电源,电火花打点计时器需要接220 V电源。

(2)本实验中只需要保证给小车提供恒力即可,并不需要知道力的大小,也不需要测出钩码的质量,A错误;操作时,应先打开打点计时器,待其工作稳定后,再释放小车,B错误;如果点非常密集,测量时误差较大,因此为减小误差,在测量时,舍掉开始比较密集的点,C正确;作图像时,观察到大多数点在一条直线上,可得图像应该为一条直线,连接时,应使尽可能多的点在一条直线上,其余点均匀分布在直线两侧,极个别偏离较多的点直接舍掉,D错误。

(3)匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这一过程的平均速度vA=

== m/s=0.337 m/s。

答案:(1)交流　(2)A、B、D　(3)0.337

4.某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究小车做匀变速直线运动的规律,打点计时器工作频率为50 Hz。图乙是实验中得到的一条较理想的纸带,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s。

通过计算已经得出了打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度,以A点为计时起点,通过描点连线得到了如图丙所示的图像。试分析下列问题:

(1)打点计时器打E点时小车的瞬时速度vE=________m/s。(保留三位有效数字) 

(2)小车运动的加速度为a=________m/s2。(保留两位有效数字) 

(3)打点计时器打下A点时的速度为vA=______m/s。 

【解析】(1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知:

vE== m/s=0.640 m/s

(2)在v-t图像中,图线的斜率表示加速度的大小:

则a= m/s2=0.80 m/s2

(3)根据速度公式vE=vA+at,

解得:vA=vE-at=0.640 m/s-0.80×0.4 m/s=0.320 m/s。

答案:(1)0.640　(2)0.80　(3)0.320