2022年高中物理必修第一册2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 同步练习

实验:探究小车速度随时间变化的规律题组一 实验原理和操作1.(多选)在利用打点计时器“探究小车的速度随时间变化规律”的实验中,关于计数点间的时间间隔,下列说法中正确的是(打点周期为0.02s)(  )A.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10sB.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.08sC.每五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10sD.每五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.08s答案:AC2.在下列给出的器材中,选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材填在横线上(填编号)。①打点计时器 ②天平 ③低压交流电源 ④低压直流电源 ⑤细绳和纸带 ⑥钩码和小车 ⑦停表 ⑧一端有滑轮的长木板 ⑨刻度尺选出器材是    。 解析:打点计时器是一种计时仪器,所用电源是低压交流电源,因此④⑦不选。该实验不需要测量质量,因此②不选。答案:①③⑤⑥⑧⑨题组二 实验数据处理3.(多选)采取下列哪些措施,有利于减小因纸带受到的摩擦而产生的误差(  )A.改用直流6V电源B.降低电源电压C.使用平整不卷曲的纸带D.使物体运动的方向与纸带在同一条直线上解析:改用直流电源,打点计时器不工作,故A项错误;降低电源电压只会降低点迹的清晰度,故B项错误;纸带平整可减小摩擦,故C项正确;物体运动方向与纸带在同一直线上可减小纸带与限位孔之间的摩擦,故D正确。答案:CD4.(多选)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v-t图象作法的说法正确的是(  )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图线应该通过所有取定的点,图线曲折也可以D.对于偏离所作直线较远的点,说明误差大,应舍去答案:BD(建议用时:30分钟) 1.(多选)关于纸带上打点间隔的分析,下列说法正确的是(  )A.沿着点迹运动的方向看去,点间距离越来越小,说明纸带在做加速运动B.沿着点迹运动的方向看去,点间距离越来越小,说明纸带在做减速运动C.纸带上点间间隔相等,表示纸带是匀速运动的D.纸带上点间间隔相等,表示纸带是变速运动的解析:纸带上点间间隔相等,由v=知纸带运动是匀速的,若沿点迹运动的方向看去,点间距离越来越小,即Δx变小而时间Δt不变,说明纸带在做减速运动。答案:BC2.(多选)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,使用电磁打点计时器(所用交变电流的频率为50Hz),得到如图所示的纸带。图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来,下列表述正确的是(  )A.实验时应先放开纸带再接通电源B.相邻两个计数点间的时间间隔为0.1sC.可表示出计数点B对应的速率D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s解析:在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,实验时应先接通电源再放开纸带,故选项A错。B点为A与C点的中间时刻,有vB=,故选项C对。由于相邻两计数点之间还有4个点没有画出,所以时间间隔为0.1s,故选项D错,B对。答案:BC3.(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,为减小实验误差而可以采取的措施有(  )A.选取计数点时,把每打5个点的时间间隔作为时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点与点间隔适当的那一部分纸带进行测量计算D.选用各处光滑程度、平整程度相同的长木板做实验解析:利用点迹清晰、点与点间隔适当的那部分纸带进行测量、计算可减小测量误差。用光滑程度、平整程度相同的长木板做实验可以减小因速度变化不均匀带来的误差。故正确答案是A、C、D。答案:ACD4.打点计时器使用的交流电源频率为50Hz,在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,若交流电源的频率变小了而未被发现,则测得小车的速度值与真实值比较将(  )                A.偏大B.偏小C.无影响D.无法判断解析:打点计时器打点的频率是由电源的频率决定的,且打点的频率等于电源的频率。当交流电源的频率为50Hz时,打点计时器每隔0.02s打一个点;当交流电源频率低于50 Hz时,打点计时器打点的时间间隔将大于0.02s,计算速度时如果仍按0.02s计时,由v=可知,因t小于真实值,故导致测量出的速度大于真实值,选项A正确。答案:A5.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,按照实验进行的先后顺序,将下述步骤的代号填在横线上   A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B.把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端,并连好电路C.换上新的纸带,再重做两次D.把长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面E.使小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车,让小车运动F.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着合适的钩码G.断开电源,取出纸带解析:正确的实验步骤是:把长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端,并连好电路,把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着合适的钩码,把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面,使小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车运动,打完一条纸带,断开电源,取下纸带,换上新纸带,再重做两次,即顺序为DBFAEGC答案:DBFAEGC6.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上依次选择6个实际点A、B、C、D、E、F,各相邻点间的距离依次是2.0cm、3.0cm、4.0cm、5.0cm、6.0cm。根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB=   m/s,CE间的平均速度为   m/s,小车的加速度为    m/s2。 解析:各相邻点间的时间间隔为打点计时器的打点周期T=0.02s,故vB=m/s=1.25m/s。CE间的平均速度为m/s=2.25m/s,故D点的速度vD==2.25m/s,小车的加速度a=m/s2=25m/s2。答案:1.25 2.25 257.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变电流的频率为50Hz,记录小车运动的纸带如图所示,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,零刻度线与“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,填入下列表格中。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:由题图可直接读出d1=1.20cm,d2=5.40cm,d3=12.05cm由题意知T0=0.02s 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==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==0.333m/s。答案:1.20 5.40 12.05 0.210 0.3338.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,如图所示是一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.10s。(1)根据平均速度计算各点瞬时速度,则vD=m/s,vC=   m/s,vB=   m/s。 (2)在如图所示的坐标系中作出小车的v-t图线,并根据图线求出a=    。 (3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度是    ,此速度的物理意义是 。 答案:(1)3.90 2.64 1.38(2)图线如图所示 12.6m/s2(3)0.12m/s 零时刻小车经过A点时的速度9.某同学用打点计时器测量物体的加速度,电源频率f=50Hz,在纸带上打出的点中选出零点,每隔4个点取1个计数点。因保存不当,纸带被污染,如图所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm。 (1)相邻两计数点的时间间隔为    s; (2)打C点时物体的速度大小为    m/s; (3)物体的加速度大小为    (用sA、sB、sD和f表示)。 解析:(1)因电源频率f=50Hz,故周期T'=s=0.02s,相邻两计数点的时间间隔T=5×0.02s=0.1s。(2)打C点时物体的速度大小vC=m/s=2.49m/s。(3)设s1=sB-sA,s2=sC-sB,s3=sD-sC,则s3-s1=2aT2,s2-s1=aT2,即s3+s2-2s1=3aT2,又T=,所以a=。答案:(1)0.1 (2)2.49 (3)