2024-2025學(xué)年高中物理第二章第1節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律練習(xí)含解析新人教版必修1

PAGE6-試驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間改變的規(guī)律1．關(guān)于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探討小車在重物牽引下運(yùn)動的試驗(yàn)操作，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低B．在釋放小車前，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器起先打點(diǎn)且穩(wěn)定后再釋放小車D．要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動，再斷開電源解析：選A.試驗(yàn)過程中，一般長木板應(yīng)平放，不能側(cè)向傾斜，但適當(dāng)一端高一端低，也是可以的，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；在釋放小車前，小車應(yīng)在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，故B項(xiàng)正確；應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放小車，故C項(xiàng)正確；不要讓小車碰在定滑輪上，故D項(xiàng)正確．2．(多選)(2024·南昌高一檢測)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間改變的規(guī)律”試驗(yàn)中，下列關(guān)于作出v－t圖象的說法中，正確的是()A．只要確定了v－t圖象中的兩點(diǎn)，就可以得出小車運(yùn)動的v－t圖象，因此，試驗(yàn)只須要測出兩組數(shù)據(jù)B．作出v－t圖象時(shí)，所取的點(diǎn)越多，圖線就越精確C．作出的v－t圖線應(yīng)當(dāng)通過全部的點(diǎn)，圖線曲折也可以D．對于偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，說明誤差太大，應(yīng)舍去解析：選BD.作v－t圖象時(shí)，選取的點(diǎn)越多，作出的圖線越精確，但由于試驗(yàn)存在誤差，同一次試驗(yàn)得到的各點(diǎn)不行能全部在同始終線上，因此，應(yīng)使落不到直線上的點(diǎn)勻稱分布在直線的兩側(cè)，以減小試驗(yàn)造成的誤差．3．(2024·石家莊高一月考)在試驗(yàn)中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度后，以速度v為縱軸，以時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系．某次試驗(yàn)中某同學(xué)描出的點(diǎn)如圖所示．在直角坐標(biāo)系上一共描出了10個(gè)點(diǎn)．下列思索有道理的是()①這10個(gè)點(diǎn)無論如何也不在一條直線上，因此小車運(yùn)動的v－t圖線不行能為一條直線，而應(yīng)為一條光滑的曲線②這10個(gè)點(diǎn)中有6個(gè)點(diǎn)雖然不在一條直線上，但它們在一條直線旁邊，只有F和B兩點(diǎn)離這條直線太遠(yuǎn)③在8個(gè)點(diǎn)當(dāng)中只有4個(gè)點(diǎn)能畫在一條直線上(A、D、G、I)，有6個(gè)點(diǎn)不在該直線上，這條直線確定不能表示小車運(yùn)動的規(guī)律④與直線偏差較小的點(diǎn)(C、E、H、J)可能是試驗(yàn)誤差造成的，而與直線偏離較大的點(diǎn)(B、F)則可能是試驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤造成的A．①③ B．②④C．①② D．③④解析：選B.因?yàn)橛姓`差，這些點(diǎn)才不行能在一條直線上，若志向化，這些點(diǎn)將都在一條直線上，①③錯(cuò)誤，②④正確．4．在“探究小車速度隨時(shí)間改變的規(guī)律”試驗(yàn)中，下列做法不能減小試驗(yàn)誤差的是()A．選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打五個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B．使小車運(yùn)動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清楚、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測量、計(jì)算D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做試驗(yàn)解析：選B.用A項(xiàng)方法選取計(jì)數(shù)點(diǎn)可以運(yùn)用于測量和計(jì)算的相鄰點(diǎn)間的間隔增大，在用直尺測量這些點(diǎn)間的間隔時(shí)，在一次測量確定誤差基本相同的狀況下，相對誤差較小，因此A正確；在試驗(yàn)中，假如小車運(yùn)動的加速度過小，打出的點(diǎn)很密，長度測量的相對誤差較大，測量精確度會降低，因此小車的加速度略大一些較好，因此B錯(cuò)誤；為了減小長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至辨別不清的點(diǎn)是必要的，因此C正確；假如試驗(yàn)中所用長木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小車的速度改變會不勻稱，從而導(dǎo)致試驗(yàn)誤差的增大，因此在試驗(yàn)前對所用長木板進(jìn)行選擇、檢查是必要的，所以D正確．5．用速度傳感器“探究小車速度隨時(shí)間改變的規(guī)律”試驗(yàn)中，測得小車經(jīng)過各時(shí)刻的瞬時(shí)速度如下：時(shí)刻(s)0.10.20.30.40.50.6瞬時(shí)速度(cm/s)44.062.081.0100.0118.0138.0為了求出加速度，最合理的方法是()A．依據(jù)隨意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，用公式a＝eq\f(Δv,Δt)算出加速度B．依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v－t圖象，量出其傾角θ，用公式a＝tanθ算出加速度C．依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v－t圖象，由較遠(yuǎn)兩點(diǎn)所對應(yīng)的速度剛好間，用公式a＝eq\f(Δv,Δt)算出加速度D．依次算出通過連續(xù)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度，算出平均值即為小車的加速度解析：選C.方法A雖能求出其加速度，由于只利用了其中的兩組數(shù)據(jù)，偶然誤差較大，故A錯(cuò)誤；作圖法是求物體加速度的一個(gè)行之有效的方法，具有減小偶然誤差的效果，但方法B也是不行的，因兩坐標(biāo)軸的分度大小往往是不相等的，也就是說同一組數(shù)據(jù)，可以畫出很多傾角不同的圖線，再加上測量角度時(shí)測量誤差較大，故不能被采納，故B錯(cuò)誤；依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v－t圖象，由圖線上較遠(yuǎn)兩點(diǎn)所對應(yīng)的速度剛好間，用公式a＝eq\f(Δv,Δt)算出加速度，選較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)可以減小誤差，故C正確；方法D也具有與方法A相同的缺點(diǎn)，如a1＝eq\f(v2－v1,T)，a2＝eq\f(v3－v2,T)，…，a5＝eq\f(v6－v5,T)，求平均值時(shí)，a＝eq\f(v6－v1,5T)，只用了v6和v1兩組數(shù)據(jù)，偶然誤差較大，故D錯(cuò)誤．6．某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量做加速直線運(yùn)動的物體的加速度，電源頻率f＝50Hz，在紙帶上打出的點(diǎn)中，選出零點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．因保存不當(dāng)，紙帶被污染，如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，僅能讀出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm.若無法再做試驗(yàn)，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為________s.(2)打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．解析：(1)相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T＝5×0.02s＝0.1s.(2)vC＝eq\f(sD－sB,2T)≈2.5m/s.答案：(1)0.1(2)2.57．探討小車勻變速直線運(yùn)動的試驗(yàn)裝置如圖甲所示，其中斜面傾角可調(diào)．已知電火花計(jì)時(shí)器所用溝通電的周期為0.02s．紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖乙所示，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出．(1)部分試驗(yàn)步驟如下：A．調(diào)整傾角，使小車能夠勻速下滑．B．關(guān)閉電源，取出紙帶．C．接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開小車．D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，將紙帶穿過限位孔．E．將小車停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁邊，小車尾部與紙帶相連．F．選擇220V溝通電源并接好電路．G．選擇6～8V直流電源并接好電路．H．選擇6～10V溝通電源并接好電路．選擇其中必需的試驗(yàn)步驟并按正確的先后依次排列：________(用字母填寫)．(2)小車加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a＝________．(3)假如當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的周期不正常，比已知的T略大，而做試驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值與實(shí)際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)．解析：(1)由于電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)用220V溝通電，因此G、H不選，另外由于只測加速度，不用平衡摩擦力，A步驟不選，詳細(xì)步驟為：先固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，后接好電源，放好小車，連好紙帶，接通電源，放開小車，最終斷開電源，取出紙帶，因此步驟是FDECB(DFECB)．(2)由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s，設(shè)A到B之間的距離為x1，以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6，依據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得：x4－x1＝3a1T2x5－x2＝3a2T2x6－x3＝3a3T2為了更加精確地求解加速度，我們對三個(gè)加速度取平均值得：a＝eq\f(1,3)(a1＋a2＋a3)，即小車運(yùn)動的加速度計(jì)算表達(dá)式為：a＝eq\f(d6－d3－d3,9T2)＝eq\f(d6－2d3,9T2).(3)交變電流的周期T略大，使得打點(diǎn)時(shí)間間隔變長，最終測量的Δv偏大，而計(jì)算時(shí)認(rèn)為周期T正常，因此測量加速度的值偏大．答案：(1)FDECB(DFECB)(2)eq\f(d6－2d3,9T2)(3)偏大8．在用電火花計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間改變的規(guī)律”試驗(yàn)中，圖甲是一次記錄小車運(yùn)動狀況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．(電源頻率為50Hz)．(1)依據(jù)運(yùn)動學(xué)有關(guān)公式可求得vB＝1.38m/s，vC＝________m/s，vD＝3.90m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)利用求得的數(shù)值在圖乙所示坐標(biāo)紙上作出小車的v－t圖象(從打A點(diǎn)時(shí)起先計(jì)時(shí))．利用紙帶上的數(shù)據(jù)求出小車運(yùn)動的加速度大小a＝________m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)將圖線延長與縱軸相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是0.12m/s，此交點(diǎn)的物理意義是：________________________________________________________________________.解析：(1)打C點(diǎn)時(shí)對應(yīng)的速度為vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(60.30－7.50,0.2)cm/s＝264cm/s＝2.64