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练习题

第2.1课 实验：探究小车速度随时间变化的规律

解题要点梳理：

1.作v－t图像时，我们利用的是瞬时速度，但某一点的瞬时速度是难以测量的，我们可以用一小段时间内的平均速度表示该点的瞬时速度，这是处理这一类问题的方法。

2.对于匀变速直线运动，一段位移的平均速度等于该段位移的中间时刻的瞬时速度

基础巩固

1.（2021·江苏·阜宁实验高中高二学业考试）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，应该用带有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，得出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

【详解】测量每相邻两计数点间距离时，不要分段测量各段距离，应一次测出各计数点与0计数点的距离，然后逐一相减，得出每两个计数点间距离的数值，避免测量误差的积累。故ABD错误，C正确。

2.（多选）（2019·北京育才学校高一阶段练习）关于打点计时器，下列描述正确的是（　　）

A．打点计时器是可以直接测量时间的仪器

B．电磁打点计时器也可以使用干电池供电

C．我们实验中的打点计时器只有接在交流电下，才能实现相邻的两点间隔0.02s

D．以下的交流电可以保证电火花打点计时器正常工作

【答案】AC

【详解】A．打点计时器是在纸带上直接测量时间的仪器，A正确；B．电磁打点计时器是利用交变电流产生交变的磁场使簧片振动打点的，所以只能使用交流电，不可以使用干电池供电，B错误；C．打点计时器接在交流电下，由交流电的周期与频率的关系可知，实现打点计时器相邻的两点时间间隔是0.02s，C正确；D．220V交流电可以保证电火花打点计时器正常工作，D错误。

故选AC。

3.（多选）（2022·上海·模拟预测）如图是小球在水平桌面上做直线运动的频闪照片，由此可以断定小球的运动情况可能是（　　）

A．向右加速 B．向右匀速

C．向右减速 D．向左减速

【答案】AD

【详解】如果小球向左运动，则右侧位置先出现，左侧位置后出现，按时间先后相邻两球间距在减小，说明小球在向左减速运动；如果小球向右运动，则左侧位置先出现，右侧位置后出现，按时间先后相邻两球间距在增大，说明小球在向右加速运动；故BC错误，AD正确。

4.（2022·辽宁·辽师大附中高二阶段练习）在“练习使用打点计时器的实验中”，记录的纸带如图所示，图中前几个点模糊，从A点开始每5个点取1个计数点，打点计时器的电源频率是50Hz，则小车通过B点时速度是___________m/s，小车运动的加速度是___________。（以上结果均保留三个有效数字）

【答案】     1.03     2.02

【详解】由题意可知，相邻两计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得小车经B点时速度是，由∆x=aT2可得小车运动的加速度是。

5.（2022·全国·高一课时练习）如图甲所示，小车开始在水平玻璃板上运动，后来在薄布面上做减速运动。某同学用打点计时器记录小车的运动情况，所打出的纸带及相邻两点间的距离（单位：cm）如图乙所示，纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02s。

（1）计算打点计时器打出点2、3时小车的速度大小，填入表中。

（2）在平面直角坐标系中作出小车在薄布上运动的v-t图像。(         )

（3）（3）求出小车在玻璃板上的运动速度大小______________。

【答案】     0.65     0.55          0.85m/s

【详解】（1）打点计时器打出点2、3时小车的速度大小分别为

 ，（2）以速度为纵坐标、时间为横坐标建立直角坐标系。用描点法作出小车在薄布上做减速运动的v-t图像。将图线延长，使其与纵轴相交，如答案中图所示。（3）由图像可知，小车做减速运动的初速度大小，即小车在玻璃板上的运动速度大小为0.85m/s。

6.（2022·辽宁·阜新市彰武县育才高级中学高二期末）某小组利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。

（1）实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线和复写纸。除上述器材外，还需要使用的有_________（填选项前字母）。

A．交流电源               B．交流电源          C．秒表             D．刻度尺

（2）小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带（每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来），相邻两个计数点间的距离已在图中标出。

①根据连续相等的时间间隔内的_______________基本相等，可认为小车做匀变速直线运动。

②已知交流电源的频率为，则在打下C点时小车的速度大小为______（保留三位有效数字），小车运动的加速度大小为______（保留两位有效数字）。

【答案】     BD     位移差     0.844     1.7

【详解】解：（1）AB．电火花打点计时器所接电源应为交流电源，A错误，B正确；

C．由打点计时器计算时间，所以需要秒表，C错误；D．为测量点迹之间的距离，必须使用刻度尺，D项正确。故选BD。（2）①设AB、BC、CD、DE、EF之间的距离分别为和，可有

，，，，因此可知，在相邻相等的时间间隔内的位移差基本相等，可判断小车做匀变速直线运动。②由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得

，由公式可得

。

7.（2022·全国·高一课时练习）图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的实验仪器，请回答下面的问题：

（1）图乙是___________（填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”），电源采用的是___________（填“交流约8 V”“交流220 V”或“四节干电池”）。

（2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器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7个计数点，相邻点间的距离如图丙所示，每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，电源频率为50 Hz。

①试根据纸带上计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入表，要求保留3位有效数字。

②以打下A点的时刻为计时起点，将B、C、D、E、F各点对应的瞬时速度标在图丁的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。(        )

③由所画速度—时间图像求出小车的加速度为___________m/s2（结果保留两位有效数字）

（3）根据速度—时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度vA=___________m/s。

【答案】     电火花计时器     交流     220V    0.400     0.721   

       0.80     0.320

【详解】（1）图乙是电火花计时器，电源采用的是交流220V。（2）①电源频率为50Hz，每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未标出，故每两个计数点间的时间间隔为0.1s。取AC段的平均速度作为打下B点时小车的瞬时速度，故有，取EG段的平均速度作为打下F点时小车的瞬时速度，故有，②小车的瞬时速度随时间变化的关系图线如答案中图所示。③所画v-t图像的斜率表示加速度，即

（3）图像的纵截距即为在打A计数点时小车的速度，所以vA=0.320m/s

8（2022·全国·高三课时练习）研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器，也可以用光电门传感器。一组同学用如图所示装置研究匀变速直线运动。滑块放置在水平气垫导轨的右侧，并通过跨过定滑轮的细线与一沙桶相连，滑块与定滑轮间的细线与气垫导轨平行。滑块上安装了宽度为3.0 cm的遮光条，将滑块由静止释放，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为0.015 s，通过第二个光电门的时间为0.010 s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为0.250 s。则滑块的加速度大小为___________ m/s2，若忽略偶然误差的影响，测量值与真实值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。

【答案】          偏小

【详解】]当时间极短时，一段时间内的平均速度近似等于这段时间内某时刻的瞬时速度，则滑块通过第一个光电门时，瞬时速度大小为，滑块通过第二个光电门时，瞬时速度大小为，根据加速度的定义式可知，滑块的加速度大小为

，从遮光条开始遮住第一个光电门计时，则v1是时刻的瞬时速度，v2是Δt＋时刻的瞬时速度，从v1到v2运动的真实时间Δt真=Δt＋−，则加速度的真实值

，将a真与a的表达式比较可知，滑块的加速度测量值与真实值相比偏小。