2022-2022年高中物理第二章1实验：探究小车速度随时间变化的规律练习含解析新人教版必修1.doc

实验：探究小车速度随时间变化的规律
1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，采取下列哪些措施，有利于减小纸带因受到的摩擦而产生的误差 (　　)
A．改用直流6 V的电源
B．电源电压越低越好
C．用平整的纸带，不用皱折的纸带
D．纸带不要穿过限位孔
解析：打点计时器使用的电源是交流电源，用直流电源不会工作，故A错误；电源电压偏低会使得打出的点迹不够清晰，故B错误；用平整的纸带，不用皱折的纸带，皱折的纸带和计时器的摩擦阻力较大，故C正确；纸带不穿过限位孔，小车可能不做直线运动，故D错误．
答案：C
2．(2019·全国卷Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是________点，在打出C点时物块的速度大小为________m/s(保留三位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________m/s2(保留两位有效数字)．

解析：由于物块拖纸带加速下滑，故纸带上打出点的间距会越来越大，因此打点计时器应先打A点．相邻计数点之间都还有4个点未画出，说明计数点之间的时间间隔T＝0.1 s.
vC＝BD＝＝ m/s＝0.233 m/s.
由a＝＝＝
m/s2＝0.75 m/s2.
答案：A　0.233　0.75
3．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动．

(1)(多选)实验中必要的措施是______．
A．细线必须与长木板平行
B．先接通电源再释放小车
C．小车的质量远大于钩码的质量
D．平衡小车与长木板间的摩擦力
(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)．s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.则小车的加速度a＝______ m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器打下B点时小车的速度vB＝______ m/s.(结果均保留两位有效数字)

解析：(1)实验时，细线必须与长木板平行，以减小实验的误差，A正确；实验时要先接通电源再释放小车，B正确；此实验中没必要使小车的质量远大于钩码的质量，C错误；此实验中不需平衡小车与长木板间的摩擦力，D错误．
(2)两相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s．由逐差法可得a＝＝0.80 m/s2，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝＝0.40 m/s.
答案：(1)AB　(2)0.80　0.40
4．光电计时器是一种常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间．现有某滑块在斜面上滑行，先后两次通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别是t1＝5×10－2 s、t2＝3×10－2 s，从光电门1到光电门2所经历的总时间t＝0.15 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量小滑块的长度d，示数如图乙所示．

(1)读出滑块的长度d为________cm.
(2)滑块通过光电门的速度v1、v2分别为________m/s、________m/s.
(3)滑块的加速度大小为______(计算结果保留两位小数)．
解析：(1)由题图，可知
d＝8.42 cm－4.00 cm＝4.42 cm.
(2)通过光电门的速度
v1＝＝0.88 m/s，v2＝＝1.47 m/s.
(3)滑块的加速度
a＝＝ m/s2＝3.93 m/s2.
答案：(1)4.42　(2)0.88　1.47　(3)3.93 m/s2
5．某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．他将打点计时器接到电源频率为50 Hz 的交流电源上，实验时得到一条纸带，纸带上O、A、B、C、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出．

(1)两相邻计数点间的时间间隔T＝________ s.
(2)由纸带可知，小车的加速度a＝________ m/s2(结果保留两位有效数字)．
(3)若实验时，电源频率略低于50 Hz，但该同学仍按50 Hz 计算小车的加速度，则测量得到的小车加速度与真实加速度相比将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
(4)下列方法中有助于减小实验误差的是__________(选填正确答案的标号)．
A．选取计数点，把每打5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．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、间隔适当的那一部分进行测量、计算
D．适当增加挂在细绳下钩码的个数
解析：(1)当电源频率是50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一次点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，因此相邻计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s.
(2)Δx＝0.75 cm，根据逐差法，可得
a＝＝0.75 m/s2.
(3)当电源频率低于50 Hz，其打点周期大于0.02 s，所以仍按50 Hz计算时，根据a＝可知，测出的加速度数值将比真实值偏大．
(4)选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位，可以减小测量长度时的误差，A正确；为了减小实验的测量误差，加速度应适当，不宜过小或过大，B错误；舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、间隔适当的那一部分进行测量、计算，可以减小误差，C正确；适当增加钩码的个数，可以适当增大加速度，减小实验的误差，D正确．
答案：(1)0.1　(2)0.75　(3)偏大　(4)ACD
6．实验小组在用打点计时器测定匀变速直线运动加速度的实验中，得到一条纸带．如图所示，A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，利用刻度尺测量得到x1＝1.20 cm，x2＝1.60 cm，x3＝1.98 cm，x4＝2.38 cm，x5＝2.79 cm，x6＝3.18 cm.

(1)根据给出的实验数据，判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么？
(2)计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度．
(3)试作出v-t图象，并由图象求物体的加速度．
解析：(1)因为给出的测量长度的数据都是以厘米为单位，小数点后保留两位有效数字，即精确到毫米，最后的一位是估读出来的，所以刻度尺的最小刻度是毫米．
(2)某一点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度，根据平均速度的定义可以求得：vB＝14 cm/s，vC＝17.9 cm/s，vD＝21.8 cm/s，vE＝25.85 cm/s，vF＝29.85 cm/s.
(3)根据上一问计算出来的速度，在坐标系中可确定5个不同时刻的对应速度，描出这5个点，用平滑曲线连接各点，作出图象如图所示．

v-t图象的斜率表示物体运动的加速度，在图上取相距较远的两个点的坐标代入加速度公式进行计算，可得a＝39.6 cm/s2.
答案：(1)毫米　(2)14 cm/s　17.9 cm/s　
21．8 cm/s　25.85 cm/s　29.85 cm/s　
(3)图象见解析　39.6 cm/s2