2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 同步练习-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关系1．（10分）下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点关掉电源取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数若干个点，如果数出n个点，这些点划分出的间隔数是，由此计算出纸带从第1个点到第n个点的运动时间把纸带装好了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离．A．B．C．D．【答案】A【解析】2．（10分）某同学在“用打点计时器测速度”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个计数点其相邻点间的距离如图1所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为．试根据纸带上各个计数点间的距离，每个测一次速度，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表要求保留3位有效数字数值______________________________将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并在图2中画出小车的瞬时速度随时间变化 的关系图线．由图象可知打下A点时小车的瞬时速度______，打下G点时小车的瞬时速度______．【答案】0.4000.4790.5600.6400.721【解析】【分析】根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B、C、D、E、F点时小车的瞬时速度大小；用描点法画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。填入表格如下：将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．如图所示： 根据图象可知：当时对应的纵坐标为A点速度，即，当时对应的纵坐标为G点速度，即。【点睛】本题主要考查了匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力。3．（10分）(1)电磁打点计时器使用_______V的_________电源（填“交流”或“直流”）。(2)在“练习使用打点计时器”的实验中，利用重物牵引小车，用电磁打点计时器打点，f=50Hz，得到一条清晰的纸带。取其中的A、B、C、……七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度的对应如图所示。①小车向________运动（相对图中方位填“左”或“右”）；②A点到D点的平均速度是____m/s，F点瞬时速度是_____m/s；（保留三位小数）③根据纸带可以计算小车的加速度a的大小是_____m/s2（保留2位有效数字，即从左边第一个不是0的数字起留2位数字）⑶如果当时交变电流的频率是f=51Hz，而计算时任按f=50Hz，那么速度的测量值________（选填：偏大、偏小或相等）【答案】4-6交流左0.1380.2260.26偏小【解析】②由于AB两点之间的共有5个时间间隔，而打点计时器每隔0.02s打一个点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s；A点到D点的平均速度;根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上F点时小车的瞬时速度大 小,.(3)如果在某次实验中，交流电的频率51Hz，f＞50Hz，那么实际打点周期变小，根据运动学公式，真实的速度值就会偏大，所以测量的速度值与真实的速度值相比是偏小．【点睛】对于基本实验仪器不光要了解其工作原理，还要从实践上去了解它，自己动手去实际操作，达到熟练使用的程度．要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．4．（10分）探究匀变速运动规律时，老师取出一条点迹清晰的实验纸带，按照打点顺序，以开始运动时刻为起点，每5个剪下来一条短纸带，然后把纸带下端对齐，依次摆放在x轴上，如图所示，已知打点计时器使用交流电源的频率是50Hz，（1）每条纸带对应的运动过程对应的时间间隔为t=________s；（2）运动开始后t=0.05s时刻，小车的瞬时速度为v=_________m/s（计算结果保留两位有效数字）；（3）结合坐标中的数据信息，可得小车加速度大小是_______计算结果保留两位有效数字）；【答案】0.1sv=2.1m/s0.13m/s【解析】（1）每条纸带对应的运动过程对应的时间间隔为t=5×0.02s=0.1s；（2）运动开始后t=0.05s时刻，小车的瞬时速度等于第一段纸带的平均速度：；（3）如图所示即相当于物体的速度-时间图象，则斜率即为加速度，横坐标每一纸带的宽度代表0.1s 解得：．点睛：此题中处理纸带的方法中，纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比，还等于各段纸带中间时刻的速度之比，即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比．这种等效替代的方法减小了解题难度．5．（10分）如图所示为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器在一物体拖动纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点没有画出．由图中数据可求得：(1)该物体的加速度大小为________m/s2.(2)打第2个计数点时该物体的速度大小为________m/s.(3)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．【答案】0.74；0.399；偏大；【解析】6．（10分）某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测量物体瞬时速度的实验，其装置如图所示． 在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端．该同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据．（1）则以下表述正确的是_______①四个挡光片中，挡光片I的宽度最小②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度A．①③B．②③C．①④D．②④（2）使挡光片的前端与车头齐平，测量车头到达光电门时的瞬时速度，测量值跟实际值相比______A．偏大B．偏小C．相等（3）若把挡光片装在小车的正中间，测量小车正中间到达光电门时的瞬时速度，测量值跟实际值相比______A．偏大B．偏小C．相等【答案】DAB【解析】【分析】 (1)根据v2=2ax可得，而遮光板通过光电门的时间，可见遮光板通过光电门的时间越长代表遮光板越宽；遮光板越小，遮光板的平均速度越趋近越趋近于车头的速度.(2)本实验用即遮光板平均速度代替车头通过光电门的速度，而车头到达光电门的速度为v0，故量值与真实值相比偏大.(3)由于小车越来越快，故中间时刻早于中间位置，故中间时刻的速度小于中间位置的速度，故测量值偏小.(2)由于做匀变速直线运动的物体的平均速度等于该段时间内的中点时刻的速度，中点时刻的速度,即用遮光板平均速度代替车头通过光电门的速度，而车头到达光电门的速度为v0，显然v1＞v0，故这种测法测量值与真实值相比偏大;故选A.(3)要测量小车正中间到达光电门时的瞬时速度即遮光板的中间位置的速度，而实际上测的是平均速度即遮光板通过光电门的中间时刻的速度，由于小车越来越快，故中间时刻早于中间位置，故中间时刻的速度小于中间位置的速度，故测量值偏小，故B正确，故选B.【点睛】把握匀变速直线运动的特点和本实验的实验原理是解决此题的前提.