高中物理人教版必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 同步练习

2019年高中物理2.1探究小车速度随时间变化的规律课时作业新人教版必修1一、选择题1．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中错误的是(  )A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动[解析] 实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，减小摩擦即可，不强调长木板的两端高低，A错；在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上，应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车；在小车到达定滑轮前要使小车停止运动，B、C、D正确．[答案] A2．如图所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带，图中O为小车运动的起始点，A为所选取的第一个计数点，O点到A点之间有部分点不清晰，相邻两个记数点之间有4个点未画出，电源频率为50Hz，用毫米刻度尺测量后可直接算出(  )A．从O点到F点运动的时间B．从A点到F点运动的平均速度vC．C点的瞬时速度vCD．G点的瞬时速度vG[解析] O点到A点之间有部分点不清晰，那么OA之间的时间未知；G点的速度可以由纸带运动的规律推算出来，但不能用毫米刻度尺测量后直接算出．[答案] BC3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是(  )A．通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上B．坐标轴单位长度越小越好C．开始前要先开电源后放纸带，打完点要先断开电源后取纸带D．钩码的质量越大越好[解析] 实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，可以减小摩擦，所以A正确；要适当地选取坐标轴的单位长度使图象尽量分布在较大的坐标平面内；开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带，这样可以使实验效果更好，所以C正确；钩码的质量要适中，不要太大也不要太小．[答案] AC4．在用打点计时器“研究物体的速度随时间的变化规律”的实验中，某同学将打点计时器打出的三条纸带，分别以间隔相同点迹的方式依次剪成短纸条，按先后顺序一端对齐粘贴在一起．然后用平滑线段将各段纸带顶端的中点连起来，形成如图所示的图象，则根据纸带的特点即可研究物体的速度随时间的变化规律．以下说法正确的是(  )A．图甲表示物体处于静止B．图乙表示物体做匀速直线运动C．图乙表示物体的速度随时间均匀增加 D．图丙表示物体的速度先随时间均匀增加，后保持不变[解析] 短纸带的高度即表示相应时间内物体的位移Δx；因点迹间隔相同，故发生各位移Δx的时间间隔Δt相等，而纸带宽度是相同的，正好可以用水平方向的宽度来表示时间．Δt相同时，v＝ΔxΔt∝Δx，即纸带的高度恰可反映小车的速度大小．综上可知，平滑的线段可表示物体运动的v－t图象，故选项C、D正确．[答案] CD5．某同学测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的甲、乙、丙、丁、……等几条较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5、…，如图所示的A、B、C三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的．在A、B、C三段纸带中，属于纸带甲的是(  )[解析] 根据匀变速直线运动位移与时间的关系知，每两点之间的间隔约为3.11cm，根据纸带情况，只有B符合条件．[答案] B6．在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作v－t图象的说法中，正确的是(  )A．只要确定了v－t图象中的两点，就可以得到小车运动的v－t图象，因此，实验只需要测出两组数据B．作v－t图象时，所取的点越多，图线就越准确C．作出的v－t图线应该通过所有的点，图线曲折也可以D．对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去[解析] 作图时应使尽量多的点落在直线上，实在不能落在直线上的点应大致分布在直线两侧，故只有B、D正确．[答案] BD二、非选择题7．在“探究小车的速度随时间变化的规律”实验时，打点计时器应接在低压________(填“直流”或“交流”)电源上，每隔________s打一次点．如右图所示是某次实验的纸带，舍去前面比较密的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1,2,3……那么相邻两个计数点之间的时间为________s，各计数点与0计数点之间的距离依次为s1＝3cm，s2＝7.5cm，s3＝13.5cm，则物体通过1计数点的速度v1＝________m/s，通过2计数点的速度v2＝________m/s，运动的加速度为________m/s2.[解析] 电磁打点计时器应使用4～6伏交流电源，打点周期0.02s，每连续5个点取一个计数点，故时间间隔T＝5×0.02＝0.1s，v1＝s22T＝0.375m/s，v2＝s3－s12T＝0.525m/s，a＝v2－v1T＝1.5m/s2.[答案] 交流 0.02 0.1 0.375 0.525 1.58．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如下图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着有分度值为毫米的刻度尺，零点与“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下面表格中．距离d1d2d3测量值/cm 计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2＝________m/s.通过计数点“4”的瞬时速度为v4＝________m/s.(计算结果保留三位有效数字)[解析] 由图可直接读出d1＝1.20cm，d2＝5.40cm，d3＝12.08cm由题意知T0＝0.02s，则T＝5T0＝0.1s如果用1～3这段的平均速度代替小车通过计数点“2”时的速度，则有v2＝d2－d12T＝0.210m/s如果用3～5这段的平均速度代替小车通过计数点“4”时的速度，则有v4＝d3－d22T＝0.334m/s.[答案] 1.20 5.40 12.08 0.210 0.3349．在研究小车速度随时间变化规律的实验中，将木板倾斜，可使小车牵引纸带沿斜面下滑．小车拖动纸带，用打点计时器打出的纸带如图所示．已知打点周期为0.02s.(1)根据纸带提供的数据，按要求计算后填写表格．实验数据分段第1段第2段第3段第4段第5段第6段时间t/s0～0．10.1～0．20.2～0．30.3～0．40.4～0．50.5～0．6各段位移x(×10－2m)1.452.453.554.555.606.65平均速度v(m/s)(2)作出v－t图象并求出平均加速度．[解析] (1)根据平均速度的定义v＝xt，可计算并填写表格(从左至右)：0.145、0.245、0.355、0.455、0.560、0.665.(2)以速度v为纵轴，时间t为横轴，建立平面直角坐标系，根据上述计算的速度，可在坐标系中确定6个不同时刻对应的速度，即可描出6个点，用平滑曲线连接各点，得v－t图象如图所示，取便于计算、相隔较远的两点，计算图象的斜率，即为所求加速度a＝1.04m/s2.[答案] 见解析10．如图是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球像的时间间隔是0.1s，这样便记录了小球运动的时间．小球运动的位移可以用刻度尺测量．(1)试作出小球滚下过程的v－t图象；(2)求出小球滚下过程的加速度．[解析] (1)利用图中给出的数据，可以求得各段的平均速度．设开始时的位置为0，依次为位置1、2、3……时间间隔为0.1s，平均速度可以表示瞬时速度v1＝v02＝16.0×10－20.2m/s＝0.80m/s，v2＝v13＝(30.0－7.0)×10－20.2m/s＝1.15m/s，v3＝v24＝(46.0－16.0)×10－20.2m/s＝1.50m/s，v4＝v35＝(67.0－30.0)×10－20.2m/s＝1.85m/s，由以上数据作出v－t图象如图所示．(2)在v－t图象上取相距较远的两点 v1＝0.80m/s，t1＝0.1s，v4＝1.85m/s，t4＝0.4s，则a＝ΔvΔt＝v4－v1t4－t1＝1.85－0.800.4－0.1m/s2＝3.5m/s2，故小球的加速度为3.5m/s2.[答案] 见解析