人教版高中物理必修一2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律（解析版） 同步練習(xí)

2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1．（2020·淮安市淮陰區(qū)南陳集中學(xué)高一期中）小明與他的同伴在做探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗時，由于他的同伴不太明確該實驗的目的及原理，他從實驗室里借取了如下器材：（1）下列哪些器材是多余的_______；①電磁打點計時器②天平③低壓交流電源④細(xì)繩⑤紙帶⑥小車⑦鉤碼⑧秒表⑨一端有滑輪的長木板（2）為達(dá)到實驗?zāi)康?，還需要的器材是________；（3）在該實驗中，下列說法中正確的是________；A．打點計時器應(yīng)固定在長木板上，且靠近滑輪一端B．開始實驗時小車遠(yuǎn)離打點計時器一端C．應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車D．牽引小車的鉤碼個數(shù)越多越好（4）實驗得到的一條紙帶如圖所示，打點計時器電源頻率為50Hz，其中相鄰的兩個計數(shù)點還有4個點未畫出，則根據(jù)紙帶，回答下列問題：①相鄰兩個點之間的時間間隔為_______s;②根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，則計數(shù)點1時小車對應(yīng)的速度為：v1=__m/s;③據(jù)此可求出小車從1到3計數(shù)點內(nèi)的加速度為a=__m/s2。（本題所有計算結(jié)果均保留兩位小數(shù)）?！敬鸢浮竣冖嗫潭瘸逤0.10.360.38【解析】【分析】【詳解】（1）[1]．下列器材多余的是：②天平；⑧秒表。（2）[2]．為達(dá)到實驗?zāi)康?，還需要的器材是刻度尺；（3）[3]．A．打點計時器應(yīng)固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪一端，選項A錯誤；B．開始實驗時小車應(yīng)靠近打點計時器一端，選項B錯誤；C．應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車，選項C正確；D．牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當(dāng)，并非越多越好，選項D錯誤；故選C。（4）①[4]．相鄰的兩個計數(shù)點還有4個點未畫出，則相鄰兩個點之間的時間間隔為T=0.1s；②[5]．根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，則計數(shù)點1時小車對應(yīng)的速度為③[6]．由紙帶可知從1到3計數(shù)點內(nèi)由可得2．（2020·威遠(yuǎn)中學(xué)校高三月考）某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動．（1）實驗中必要的措施是______．A．細(xì)線必須與長木板平行B．先接通電源再釋放小車C．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D．平衡小車與長木板間的摩擦力（2）他實驗時將打點計時器接到頻率為50HZ的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所示（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出）．s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，s6=7.64cm．則小車的加速度a=______m/s2（要求充分利用測量的數(shù)據(jù)），打點計時器在打B點時小車的速度vB=______m/s．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）【答案】（1）AB（2）0.800.40【解析】【分析】【詳解】①為了讓小車做勻加速直線運動，應(yīng)使小車受力恒定，故應(yīng)將細(xì)線與木板保持水平；同時為了打點穩(wěn)定，應(yīng)先開電源再放紙帶，故AB正確；本實驗中只是研究勻變速直線運動，故不需要讓小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量；只要能讓小車做勻加速運動即可，故C錯誤；由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力，故D錯誤，故選AB．②每兩個計數(shù)點間有四個點沒有畫出，故兩計數(shù)點間的時間間隔為；根據(jù)逐差法可知，物體的加速度；B點的速度等于AC段的平均速度，則有：．【點睛】本題考查勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用，要注意明確實驗原理，知道本實驗中只需要研究勻變速直線運動即可，所以不需要平衡摩擦力，也不需要讓小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量．3．（2020·廣元天立國際學(xué)校高二月考）在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中∶(1)電火花計時器正常工作時，其打點的周期取決于______；A．交流電壓的高低B．交流電的頻率C．墨粉紙盤的大小D．紙帶的長度(2)下列操作中正確的有________；A．在釋放小車前，小車要靠近打點計時器B．打點計時器應(yīng)放在長木板的有滑輪一端C．應(yīng)先釋放小車，后接通電源D．電火花計時器應(yīng)使用低壓交流電源(3)如圖所示為同一打點計時器在四條水平運動的紙帶上打出的點，四條紙帶的a、b間的間距相等，則a、b間的平均速度最小的是______；A．B．C．D．(4)某同學(xué)用如圖（a）所示的裝置測定勻加速直線運動的加速度，打出的一條紙帶如圖（b）所示，A、B、C、D、E為在紙帶上所選的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1s：①實驗時紙帶的__________端是和小車相連的；（選填“左”或“右”）②打點計時器打下C點時小車的速度大小為_________m/s；③由紙帶所示數(shù)據(jù)可算出小車的加速度大小為_________m/s2.?！敬鸢浮緽AD左0.30.4【解析】【分析】【詳解】(1)[1]當(dāng)電流為正方向時，振片受向下的力，此時打點一次，當(dāng)電流方向為反方向時，振片受向上的力，此時不打點，所以在交流電的一個周期內(nèi)打點一次，即每兩個點間的時間間隔等于交流電的周期。而交流電的周期又等于電源的頻率的倒數(shù)，故ACD錯誤，B正確。故選B。(2)[2]A．在釋放小車前，小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，以便能在紙帶上打出更多的點，有利于實驗數(shù)據(jù)的處理和誤差的減小，A正確；B．打點計時器應(yīng)固定在長木板遠(yuǎn)離滑輪的一端，B錯誤；C．實驗中為了在紙帶上打出更多的點，提高紙帶的利用效率，具體操作中要求先啟動打點計時器然后釋放小車，C錯誤；D．電火花計時器應(yīng)使用220V的交流電源，D錯誤。故選A。(3)[3]四條紙帶a、b間的距離都相等，打點計時器打點的時間間隔相等，在D紙帶中，間隔數(shù)最多，可知ab段運動的時間最長，根據(jù)可知，平均速度最小的是D紙帶，ABC錯誤，D正確。故選D。(4)①[4]由圖（b）所示紙帶可知，紙帶的左端與小車相連。②[5]打C點時小車的速度等于BD段的平均速度③[6]根據(jù)得小車的加速度4．（2020·江蘇省高三二模）某實驗小組同學(xué)利用電磁打點計時器做“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗。裝置如圖甲所示，在調(diào)整好儀器后，正確操作得到點跡清晰的紙帶。(1)關(guān)于該實驗，下列說法正確的是_______A．打點時先釋放紙帶再接通電源B．應(yīng)使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C．應(yīng)消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響D．應(yīng)調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)繩與長木板平行(2)如圖乙所示是某同學(xué)一次實驗得到小車運動情況的紙帶，他進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理：在紙帶上連續(xù)選取六個計時點A、B、C、D、E、F并測得A、C兩點間的距離為x1，B、D兩點間的距離為x2，已知打點計時器所用的交流電源的頻率為f，則打點計時器在紙帶上打下B點時小車運動的瞬時速度大小vB=_____；小車運動的加速度a=_______。(3)如圖丙、丁所示是兩位同學(xué)用同一組實驗數(shù)據(jù)，分別作出的小車運動v—t圖像，你認(rèn)為作圖正確的是________。【答案】BCD丙【解析】【分析】【詳解】(1)[1]A．為保證速度從零開始計時，便于之后選取計數(shù)點打點。應(yīng)先接通電源再釋放紙帶，故A錯誤；B．重物的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故B正確；C．應(yīng)該通過平衡摩擦力來消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響，故C正確；D．實驗前要調(diào)整滑輪高度使細(xì)線與木板平行，要平衡摩擦力，故D正確。故選BCD。(2)[2][3]由勻變速直線運動規(guī)律可知，某段時間的中間時刻的瞬時速度等于該段時間內(nèi)的平均速度，有解得由解得(3)[4]圖丙中將異常的點舍棄掉，故選丙。5．（2020·江蘇省高三三模）小華同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，選出了如圖甲所示的一條紙帶（每兩個點間還有4個點沒有畫出）。打點計時器的電源頻率為50Hz。（1）根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，計算E點時小車的瞬時速度并填入表中_____。位置ABCDEv/（m·s-1）0.610.811.001.18（2）小華同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖乙中畫出了小車的圖象。請你根據(jù)v—t圖象：判斷小車做的是_____（填寫序號）A．勻速直線運動B．勻變速直線運動C．非勻變速直線運動（3）小紅同學(xué)用以下方法繪制了小車運動的v一t圖象：第一，先把紙帶每隔0.1s剪斷，得到若干短紙條；第二、再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對齊，作為時間坐標(biāo)軸，標(biāo)出時間；第三，將紙條上端中心連起來，于是得到v一t圖象。請回答這樣做___________（選填“可行”、“不可行”），簡要說明其理由__________?！敬鸢浮?.39B可行見解析【解析】【分析】【詳解】（1）[1]．相鄰兩點間的時間間隔為T=0.1s，則E點的速度（2）[2]．根據(jù)v—t圖象可知小車做的是勻變速直線運動；故選B。（3）[3][4]．該做法是可行的；因為剪斷的紙帶所用的時間都是t=0.1s，即時間t相等，所以紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比；而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時刻的速度，最后得出結(jié)論紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比，還等于各段紙帶中間時刻的速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時刻速度之比．因此該做法是合理的．6．（2020·自貢市田家炳中學(xué)高一開學(xué)考試）某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置探究物體的速度與時間的關(guān)系：電磁打點計時器接______電源填“低壓直流”、“低壓交流”或“220V交流”；實驗時，使小車靠近打點計時器，先______再______填“接通電源”或“放開小車”．若所接電源的頻率是50Hz，則每隔______秒打一個點．圖乙是繪出的小車速度時間關(guān)系圖線，根據(jù)圖線求出小車的加速度為______保留三位有效數(shù)字【答案】低壓交流；接通電源；放開小車；0.02；0.682；【解析】【分析】【詳解】電磁打點計時器接低壓交流電源實驗時，使小車靠近打點計時器，先接通電源再放開小車．若所接電源的頻率是50Hz，則每隔秒打一個點．在圖象中圖線的斜率表示加速度即

．故答案為低壓交流；接通電源，放開小車；；【點睛】了解電磁打點計時器的工作電壓、工作原理，實驗中要先接通電源，然后釋放小車．根據(jù)速度時間圖象解出斜率即是物體的加速度．注意速度--時間圖象中斜率表示其加速度，并要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．7．（2020·湖南省長沙一中高三月考）某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制滴水計時器計量時間．實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示．實驗時，保持桌面水平，先用功率恒定的電動馬達(dá)牽引著小車由靜止開始加速一段時間．再關(guān)閉馬達(dá)，讓小車在桌面上自由運動至靜止．在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置．（已知滴水計時器每內(nèi)共滴下46個小水滴，且開始計時時滴下的小水滴計為第1滴．）（1）根據(jù)圖（b）的數(shù)據(jù)可判斷出此過程中滴下的水滴是小車在_________________時留下的（填馬達(dá)牽引著加速或關(guān)閉馬達(dá)后在桌面上減速）．還由圖（b）可知，小車在桌面上是___________（填從右向左或從左向右）運動的．（2）小車運動到圖（b）中A點時的速度大小約為__________．（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）【答案】關(guān)閉馬達(dá)后在桌面上減速；從右向左；0.24【解析】【分析】【詳解】(1)用功率恒定的電動馬達(dá)牽引著小車由靜止加速時，小車做變加速直線運動．關(guān)閉馬達(dá)后，小車在水平桌面上做勻減速直線運動．滴水計時器類似于打點計時器，從圖可以判斷，相鄰相等時間內(nèi)的位移差恒定，則小車做勻變速直線運動，即勻減速直線運動．且從右向左，單位時間內(nèi)小車的位移越來越?。捎谛≤囋谒阶烂媸茏枇Χ鰷p速運動，故小車應(yīng)從右向左運動．(2)由題意得：，小車在水平桌面上做勻減速直線運動的加速度在圖（b）中從右向左依次定義三個水滴A、B和C，則可求出滴C水滴時小車的速度從A點運動到C點的過程中，，解得．【點睛】注意相鄰水滴的時間間隔的計算，46滴水有45個間隔，速度和加速度的計算，注意單位、有效數(shù)字的要求．8．如圖所示裝置可以用來研究小車的勻變速直線運動。帶有定滑輪的長木板放置在桌面上，重物通過跨過定滑輪的細(xì)線拉著小車向左加速運動，定滑輪與小車間的細(xì)線與長木板平行，打點計時器打下的紙帶記錄下小車的運動信息。（1）下面說法正確的是____________A．長木板必須水平放置B．小車的質(zhì)量必須遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量C．需要平衡小車與長木板間的摩擦力D．應(yīng)該先接通打點計時器的電源，然后再釋放小車（2）實驗時將打點計時器接到頻率為的交流電源上，選取一條點跡清晰的紙帶，在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，測出相鄰計數(shù)點間的距離如圖所示，其中。則打第4個計數(shù)點時小車的速度___，小車的加速度__________(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)?！敬鸢浮緿1.22.0【解析】【詳解】（1）[1]只要小車做勻加速運動即可，因此，A、B、C選項是沒有必要的，實驗時需要先接通電源，再釋放小車，以確保紙帶上能夠記錄下較多的運動信息，選項D正確。（2）[2]交流電的頻率為，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔[3]由逐差法可求得小車的加速度。根據(jù)代人數(shù)據(jù)，得。9．（2020·新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇市實驗中學(xué)高二月考）(1)關(guān)于電磁打點計時器的使用，下列說法正確的是（______）A．電磁打點計時器使用的是10V以下的直流電源B．在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通電源C．使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越大D．紙帶上打的點越密，說明物體運動的越慢(2)電磁打點計時器是測量時間的儀器，其工作應(yīng)接__________電(填交流或直流),電源頻率是50Hz,它每隔________s打一次點,在測定勻變速直線運動加速度實驗中，某次實驗紙帶的記錄如圖所示，紙帶上O、A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，由圖可知紙帶的加速度等于______，在打D點時紙帶的速度為_______（保留兩位有效數(shù)字）．【答案】（1）D（2）交流；0.02s；0.75m/s2；0.40m/s【解析】【分析】根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大?。驹斀狻浚?）電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，其工作電壓是4到6V，電源的頻率是50Hz，它每隔0.02s打一次點；故A錯誤．在測量物體速度時，先接通電源，后讓物體運動，只有這樣才能保證紙帶上打的點多一些，否則先讓物體運動，后接通電源，由可能紙帶上打不上點；故B錯誤．當(dāng)頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一次點，即打點的時間間隔等于頻率的倒數(shù)，所以使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小，故C錯誤．紙帶上打的點越密，說明物體在相等的時間間隔內(nèi)位移越小，即運動的越慢，故D正確．故選D.（2）電磁打點計時器是測量時間的儀器，其工作應(yīng)接交流電,電源頻率是50Hz,它每隔0.02s打一次點；由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，設(shè)0到A之間的距離為x1，以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：x4-x1=3a1T2

；x5-x2=3a2T2

；

x6-x3=3a3T2

；為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值得：a=13（a1+a2+a3即小車運動的加速度計算表達(dá)式為：a=xa=xCF-根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大小．vD=xCE10．（2020·江蘇省海