高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律课时训练

实验：探究小车速度随时间变化的规律

【基础巩固】

1.在用电火花计时器探究小车速度随时间变化的规律实验中,某同学进行了以下实验步骤,其中有明显错误的步骤是(    )

A.将打点计时器固定在长铝板上,并接好电路

B.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔

C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当的槽码

D.先放开小车,再接通电源

答案:D

2.(多选)在做探究小车速度随时间变化的规律实验时,根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是              (    )

A.时间间隔              B.瞬时速度

C.加速度              D.某段时间内的位移

答案:AD

3.在探究小车速度随时间变化的规律实验中,下列说法错误的是(    )

A.纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点

B.使用刻度尺测量长度时,要进行估读

C.作v-t图像时,所描曲线必须经过每一个点

D.在处理数据时,常用公式法和图像法

答案:C

4.(多选)在探究小车速度随时间变化的规律实验中,更换不同槽码做三次实验,经数据处理得到三条v-t图线,如图所示,则下列选项正确的是(    )

A.三次实验中加速度最大的是图中直线c

B.三次实验中加速度最大的是图中直线a

C.图像为倾斜的直线表示小车的速度恒定

D.图像为倾斜的直线表示小车的加速度恒定

答案:BD

5.(1)电火花计时器(或电磁打点计时器)是一种使用　　　　电源的计时仪器. 

(2)下图是某位同学在研究小车速度随时间变化的规律实验时,通过打点计时器(电源的频率为50 Hz)获得的一条纸带.在所打的点中,取A、B、C、D、E为计数点,相邻两个计数点之间还有四个点(未标出),测出各计数点间的距离分别是s1、s2、s3、s4,若已知s1=2.00 cm,s2=4.00 cm,s3=6.00 cm,s4=8.00 cm,则打下B点时小车的速度v=　　　　m/s.(结果保留两位有效数字) 

解析:(1)电火花计时器(或电磁打点计时器)是用于测量时间的仪器,使用的是交变电源.

(2)相邻两个计数点之间还有四个点,所以计数点之间的时间间隔为T=0.1 s.

B点的速度等于AC段的平均速度,则

vB== m/s=0.30 m/s.

答案:(1)交变　(2)0.30

6.某同学用如图甲所示的实验装置探究物体的速度与时间的关系.

甲

乙

(1)电磁打点计时器接　　　　(选填“低压直流”“低压交流”或“220 V交流”)电源. 

(2)实验时,使小车靠近打点计时器,先　　　　　　再　　　　　　(均选填“接通电源”或“放开小车”). 

(3)若所接电源的频率是50 Hz,则每隔　　　　s打一个点. 

(4)图乙是绘出的小车速度-时间关系图线,根据图线求出小车的加速度a=

　　　　m/s2(结果保留三位有效数字). 

解析:(1)电磁打点计时器接低压交流电源.

(2)实验时,使小车靠近打点计时器,先接通电源再放开小车.

(3)若所接电源的频率是50 Hz,则由T== s=0.02 s可知,每隔0.02 s打一个点.

(4)在v-t图像中图线的斜率表示加速度,即

a== m/s2=0.625 m/s2.

答案:(1)低压交流　(2)接通电源　放开小车　(3)0.02　(4)0.625

【拓展提高】

7.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 的刻度尺测量小滑块的长度d,示数如图乙所示.

　　　　　            甲　　　　　　　乙

(1)读出滑块的长度d为　　　　cm. 

(2)滑块通过光电门的速度v1、v2分别为　　　　m/s、　　　　m/s(计算结果保留两位小数). 

(3)滑块的加速度大小为　　　　(计算结果保留两位小数). 

解析:(1)由题图乙可知

d=8.40 cm-4.00 cm=4.40 cm.

(2)通过光电门的速度分别为:

v1==0.88 m/s,v2==1.47 m/s.

(3)滑块的加速度

a== m/s2=3.93 m/s2.

答案:(1)4.40　(2)0.88　1.47　(3)3.93 m/s2

8.用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律.

甲

主要实验步骤如下:

A.安装好实验器材.接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次.

B.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图乙中A、B、C、D、E、F所示.

乙

C.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、v4、v5.

D.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图丙所示.

丙

结合上述实验步骤,请你完成下列任务.

(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有　　　　和　　　　.(填选项前的字母) 

A.电压合适的50 Hz交变电源

B.电压可调的直流电源

C.刻度尺

D.停表

E.天平(含砝码)

(2)在图丙中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v-t图像.

(3)观察v-t图像,可以判断小车做速度均匀　　　　的直线运动.v-t图像斜率的物理意义是　　　　　　　　　　　. 

(4)在计算各计数点的速度时,用平均速度表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对Δt的要求是　　　　(选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的Δx大小将　　　　(选填“影响”或“不影响”)速度测量的误差. 

解析:(1)打点计时器使用交变电源;为了计算速度需要利用刻度尺测量长度.故需要的仪器是A、C.

(2)C点的横坐标为3T,纵坐标为v3.描点、连线,作出v-t图像.

(3)结合v-t图像可以看出小车速度随时间均匀增加.v-t图像的斜率代表了物体运动时的加速度.

(4)Δt越小,则越接近计数点的瞬时速度,所以从理论上看,Δt越小越好.计算速度需要用到Δx的测量值,所以Δx大小将影响速度测量的误差.

答案:(1)A　C　(2)如图所示.   (3)增加　表示加速度  (4)越小越好　影响