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

高中物理必修一第二章第1节实验探究小车速度随时间变化的规律经典例题解析1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是(  )A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位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、点间间隔适当的一部分进行测量、计算D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验解析：选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A正确。在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点子很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的加速度略大一些较好。因此B错。为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点是必要的，因此C正确。如果实验中所用长木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差的增大，因此在实验前对所用长木板进行挑选、检查是必要的，所以D正确。答案：B2．关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中错误的是(  )A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D．牵引小车的钩码个数不可太多解析：打点计时器与滑轮间的距离尽可能要大，小车尽可能靠近打点计时器，都是为了使小车运动的距离较大，尽可能打出较多的点，选项A错误，B正确；若先释放小车再接通电源，只能在纸带的后面部分打点，选项C正确；钩码个数应适当，钩码个数少，打的点很密；钩码个数多，打的点少，都会带来实验误差，选项D正确。答案：A3．在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：计数点序号123456计数点对应的时刻(s)0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0 为了计算加速度，合理的方法是(  )A．根据任意两计数点的速度用公式a＝Δv/Δt算出加速度B．根据实验数据画出v－t图像，量出其倾角，由公式a＝tanα求出加速度C．根据实验数据画出v－t图像，由图像上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a＝Δv/Δt算出加速度D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度解析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图像，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图像中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图线，方法B是错误的。正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a＝算出加速度，即方法C正确。答案：C4．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：(1)下列哪些器材是多余的：_____________________________________________，①电磁打点计时器 ②天平 ③低压直流电源 ④细绳 ⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板(2)为达到实验目的还需要的器材是：_________________________________________。解析：实验中给电磁打点计时器供电的是低压交流电源，而非低压直流电源。实验中小车的运动时间可以从所打纸带上得出，而不使用秒表测量，另外此实验不需要测质量。在此实验中还需用刻度尺测量计数点间的距离。答案：②③⑧ 低压交流电源、刻度尺5．一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号。如图2－1－6所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0.5s，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06m/s，v3＝______m/s，v4＝0.18m/s，v5＝________m/s。在图2－1－7中作出小球的速度－时间图像(保留描点痕迹)。图2－1－6 图2－1－7解析：由图可知，x2＋x3＝0.12m，则v3＝＝m/s＝0.12m/s又x4＋x5＝0.24m，则v5＝＝m/s＝0.24m/s。其v－t图像如图所示。答案：0.12 0.24 v－t图像见解析图6．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，记录小车做匀变速运动的纸带如图2－1－8所示，在纸带上选取0、1、2、3、4、5六个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出。纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零点跟计数点“0”对齐。由图可以读出1、3、5三个计数点跟“0”点的距离x1、x3、x5，请将测量值填入下表中。距离x1x3x5测量值/cm图2－1－8则小车通过计数点2的瞬时速度为________m/s；通过计数点4的瞬时速度为________m/s；小车的加速度是________m/s2。解析：测距离时用的是毫米刻度尺，故读数时应估读到0.1毫米 ，计数点1、3、5到“0”点的距离分别为x1＝1.20cm，x3＝5.40cm，x5＝12.00cm。计数点2、4的瞬时速度分别为v2＝＝m/s＝0.21m/sv4＝＝m/s＝0.33m/s加速度a＝＝m/s2＝0.60m/s2。答案：1.20 5.40 12.00 0.21 0.33 0.607．如图2－1－9所示为用打点计时器记录小车运动情况的装置，开始时小车在水平玻璃板上匀速运动，后来在薄布面上做匀减速运动，所打出的纸带如图2－1－10所示(附有刻度尺)，纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s。图2－1－9图2－1－10从纸带上记录的点迹情况可知，A、E两点迹之间的距离为__________cm，小车在玻璃板上做匀速运动的速度大小为________m/s；小车在布面上运动的加速度大小为________m/s2.解析：A、E两点的刻度分别为xA＝13.20cm，xE＝6.00cm，AE＝xA－xE＝7.20cm(7.19～7.21cm)，匀速运动的速度为v＝＝0.90m/s(0.89m/s～0.91m/s)。F点以后做减速运动，相邻T内的位移差为Δx＝0.2cm。由Δx＝aT2得：a＝＝m/s2＝5.0m/s2(4.9m/s2～5.1m/s2)。答案：7.19～7.21 0.89～0.91 4.9～5.1