高中物理 21 探究小车速度随时间变化的规律练习 新人教版必修1

21实验：探究小车速度随时间变化的规律 (10分钟，10分)1某同学要进行“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，请在下列给出的实验器材中选出本实验中不需要的器材()A秒表 B低压直流电源C刻度尺 D钩码和小车【答案】AB【解析】打点计时器应使用低压交流电源，也不要秒表测时间，故A、B对2如图所示，两条纸带为同一打点计时器打出的纸带由纸带可知()A在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大B在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小C纸带甲的加速度比乙的大D纸带甲的加速度比乙的小【答案】BD【解析】在打下计数点“0”至“5”的过程中，两纸带所用时间相同，但甲纸带的位移小于乙纸带的位移，故甲乙，选项A错，B对；相邻计数点间所用时间相等，但乙纸带的速度变化得更快，故a甲a乙，选项C错，D对3为了研究小车的运动，某同学用小车拖着纸带通过打点计时器打下了一系列的点，测得：小车前0.1 s前进了5 cm,0.3 s末到0.35 s末前进0.92cm，前进总长度10 cm，共用了0.4 s，则下列说法正确的是()A小车在10 cm全过程的平均速度是0.25 m/sB小车在前0.35 s的平均速度是0.17 m/sC小车在0.1 s末的瞬时速度约为0.5 m/sD无法知道小车在0.3 s末的瞬时速度【答案】AD【解析】小车在10 cm全过程的平均速度是 m/s0.25 m/s，所以A对；前0.35 s内的位移不知道，没法求其平均速度；0.1 s和0.3 s末的瞬时速度都是不可求的4从下列所给器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验所需的器材有_；为达到实验目的，还缺少_电磁打点计时器天平低压直流电源细绳纸带小车钩码秒表一端有定滑轮的长木板【答案】低压交流电源、刻度尺【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 (20分钟，30分)知识点一实验操作和数据处理1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法错误的是()A木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器的位置C应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D要在小车到达滑轮前使小车停止运动【答案】A【解析】木板不能侧向倾斜是对的，否则小车在运动中不能沿直线运动，很有可能侧向滑离木板；但如果一端高一端低，小车仍然做匀变速直线运动，这样对实验并没有影响2某同学使用电磁打点计时器，接通电源，拉动纸带，得到的纸带的点迹很稀，这是由于()A接的电源电压太高B接的电源频率偏高C拉动纸带太慢D拉动纸带过快【答案】D【解析】纸带上点的疏密与电压无关，A错；频率越高，周期越短，点越密，故B错；纸带拉动得越快，点间距越大，故C错，D对3关于用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，下列说法中正确的是()A打点计时器应固定在长木板上靠近滑轮的一端B开始实验时小车应放在靠近打点计时器的一端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越多越好【答案】BC【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，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，甚至打不上点，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，D错误4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，下述测量每相邻两计数点间距离的方法正确的是()A当某两个计数点间的距离较大时，可以用短尺把它分段来测量B当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完C测量每两个相邻计数点间的距离，应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对准起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个计数点间距离的数值D分别逐个测出每两个计数点间的距离，这样便于记录【答案】C【解析】不论两个计数点间的距离大还是小，采用C项所述方法都可减小误差，C正确5在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作vt图象的说法中，正确的是()A只要确定了vt图象中的两点，就可以得到小车运动的vt图象，因此，实验只需要测出两组数据B作vt图象时，所取的点越多，图线就越准确C作出的vt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，应舍去【答案】BD【解析】作图时应考虑尽量多的点的规律，取的点越多，越能较准确地描述运动，考虑整体点的规律，偏离直线较远的点应舍去，图线应通过尽可能多的点但不需要通过所有的点，故只有BD正确知识点二求瞬时速度和加速度6关于匀速直线运动，下列说法中正确的是()A瞬时速度不变的运动，一定是匀速直线运动B速率不变的运动，一定是匀速直线运动C相同时间内平均速度相同的运动，一定是匀速直线运动D瞬时速度的方向始终不变的运动，一定是匀速直线运动【答案】A7我们可以用打点计时器打纸带的方法研究物体的运动关于计数点的说法，下列正确的是()A用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差B相邻计数点间的时间间隔应该是相等的C相邻计数点间的距离应当是相等的D计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相邻计数点间点痕的个数相等【答案】ABD【解析】实际打的点间隔较小，不便于测量，测量误差也大，故常选计数点来研究纸带为计算简便我们所选的计数点时间间隔相等，实际打点的时间间隔相等，所以相邻计数点间点痕的个数也就相等8在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对减小实验误差来说，下列方法中有益的是()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和计算D选用各处平整程度、光滑程度不相同的长木板做实验【答案】AC【解析】选取计数点时可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔大些，这样在用刻度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，打出的点会很密，这样测量长度的相对误差会较大，测量准确度会降低，因此小车的加速度略大一些较好，B错误；为了减小测量长度时的相对误差，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错误9如图所示，纸带上A、B、C、D是打点计时器打出的一系列连续的点，点B、C、D到A点的距离分别为4 cm、10 cm、18 cm，则()A纸带可能做匀速直线运动B纸带可能运动得越来越快C纸带可能运动得越来越慢D以上说法都不对【答案】BC【解析】纸带上A、B、C、D各点之间的距离不同，说明纸带做变速运动；由于不知道纸带的运动起点是左侧还是右侧，所以纸带可能运动得越来越快，也可能运动得越来越慢B、C正确10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【答案】AC【解析】实验中调节定滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，可以减小摩擦，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，B错误；开始前要先接通电源后松开纸带，这样可以使实验效果更好，打完点要先断开电源后取纸带，C正确；钩码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误11小车牵引纸带沿斜面下滑，用打点计时器打出的纸带如图所示已知打点周期为0.02 s根据纸带提供的数据填写表格并求出加速度为_m/s2，作出vt图象(均保留3位有效数字)分段第1段第2段第3段第4段第5段第6段时间t/s00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.6各段位移x/m1.451022.451023.551024.551025.601026.65102平均速度/(ms1)【答案】0.1450.2450.3550.4550.5600.6651.04如图所示【解析】据得，各段平均速度分别为1 m/s0.145 m/s，2 m/s0.245 m/s，3 m/s0.355 m/s，4 m/s0.455 m/s，5 m/s0.560 m/s，6 m/s0.665 m/s.故vt图象如图所示在图象上找两个相距较远的点，通过a计算出加速度，数值约为a1.04 m/s2.12某同学用如图甲所示的实验装置探究物体的速度与时间的关系：(1)电磁打点计时器接_电源(填“低压直流”、“低压交流”或“220 V交流”)(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先_再_(填“接通电源”或“放开小车”)(3)若所接电源的频率是50 Hz，则每隔_s打一个点(4)图乙是绘出的小车速度时间关系图线，根据图线求出小车的加速度为a_ m/s2.(保留三位有效数字)【答案】(1)低压交流(2)接通电源放开小车(3)0.02(4)0.682【解析】(1)电磁打点计时器接低压交流电源(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先接通电源再放开小车(3)若所接电源的频率是50 Hz，则每隔0.02 s打一个点(4)在vt图象中图线的斜率表示加速度即a0.682 m/s2.课后作业时间：45分钟满分：80分班级_姓名_分数_一、选择题1在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是()A时间间隔 B瞬时速度C加速度 D某段时间内的位移【答案】AD【解析】打点计时器是每隔0.02 s打下一个点，所以数点就可以知道时间间隔，故A正确瞬时速度的求解需要运用匀变速直线运动的公式，故B错误加速度的求解需要运用公式或利用图象求斜率，故C错误某段时间内的位移可以利用刻度尺直接测得，故D正确，故选A、D.2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【答案】BC【解析】纸带上点间间隔相等，由v知纸带是匀速运动的若沿点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，即x变小而时间t不变，这说明纸带在做减速运动选项BC正确，选项AD错误3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，相邻两个计数点之间有4个点未画出，电源频率为50 Hz，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CC点的瞬时速度vCDG点的瞬时速度vG【答案】BC【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4在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz)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0.1 sC可表示出最接近计数点B对应的速率D相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s【答案】BC【解析】实验时应先接通电源再放开纸带，故选项A错；B点为A点到C点的中间时刻点，最接近B点对应的速率，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0.1 s，故选项D错，B对5采用下列哪些措施，有利于减小因纸带受到的摩擦而产生的误差()A改用直流6 V电源B电源电压越低越好C使用平整不卷曲的纸带D使物体的运动方向与纸带在一条直线上【答案】CD【解析】纸带受到的摩擦主要指纸带与振针、限位孔之间的摩擦，打点计时器必须使用交流电，故A错其电压低可减小摩擦，若过低打出的点会很不清晰，故B错使用平整不卷曲的纸带且使纸带与物体的运动方向一致，可减少纸带与限位孔等之间的摩擦，故C、D都对6在使用电磁打点计时器时，有时发现电磁打点计时器的打点周期不稳定，其原因可能是()A交流电源的电压不稳定B交流电源的频率不稳定C永久磁铁的磁性太弱D小车运动时快时慢【答案】B【解析】根据打点周期与交流电的频率关系T知，打点周期不稳定，这是因为交流电的频率不稳定，与其他因素无关，选项B正确7打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，若交流电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【答案】A【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的频率为50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一个点；当交流电的频率低于50 Hz时，打点计时器打点的时间间隔将大于0.02 s，计算速度时如果仍按0.02 s计算，由v可知，因测量值t小于真实值，故导致测量出的速度大于真实值8关于坐标系，下列说法中正确的是()A建立坐标系，是为了定量地描述物体的位置及位置的变化B在建立坐标系时只需要确定正方向即可，与规定的正方向同向为正，与规定的正方向反向则为负C只能在水平方向建立直线坐标系D建立好直线坐标系后，可以用(x，y)表示物体的位置【答案】A【解析】为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，选项A正确；在建立坐标系时需要确定坐标原点、单位长度和正方向，选项B错误；直线坐标系可以在水平方向建立也可以在其他方向建立，选项C错误；在直线坐标系中用一个坐标来表示物体的位置，而在平面直角坐标系中才用(x，y)表示物体的位置，选项D错误9在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来准确计算打D点时小车速度的表达式是()A. B.C. D.【答案】BC【解析】可用来计算打D点时小车速度的表达式有和，但比更准确一些10在实验中，利用纸带上的数据和第一章的方法得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系某次实验中某同学描出的点如图所示在直角坐标系上一共描出了10个点下列思考有道理的是()这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的vt图象不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线这10个点中有8个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远在10个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I)，有6个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的A BC D【答案】B【解析】考虑有误差，才不可能在一直线上，若理想化，这些点将都在一直线上，错误，正确二、非选择题11如图所示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0.1 s，这样便记录了小球运动的时间设开始时的位置为0，依次为位置1、2、3、4、5，小球运动的位移可以用刻度尺测量小球在位置1、2、3、4的速度分别最接近_m/s、_m/s、_m/s、_m/s，小球滚下过程的加速度为_m/s2.(小数点后保留两位数字)【答案】0.801.151.501.853.50【解析】利用题图中给出的数据，可以求得各段的平均速度再相邻小球像的时间间隔为0.1 s，而平均速度最接近中间时刻的瞬时速度，则有v102 m/s0.80 m/s，v213 m/s1.15 m/s，v324 m/s1.50 m/s，v435 m/s1.85 m/s，以位置0对应时刻为0，由以上数据作出vt图象如图所示在vt图象上取相距较远的两点v10.80 m/s，t10.1 s，v41.85 m/s，t40.4 s，则a m/s23.50 m/s2，故小球滚下过程的加速度为3.50 m/s2.12下图是一辆连有纸带的小车做匀变速直线运动时，打点计时器所打的纸带的一部分，打点频率为50 Hz，图中A、B、C、D、E、F是按时间顺序先后确定的计数点(每两个计数点间有四个实验点未画出)用刻度尺量出AB、DE之间的距离分别是2.40 cm和0.84 cm，那么小车的加速度大小是_m/s2，若当时电网中交变电流的频率变为60 Hz，但该同学并不知道，那么做实验的这个同学测得的物体加速度的测量值与实际值相比是_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)【答案】0.52偏小 【解析】a cm/s20.52 m/s2，若当时电网中交变电流的实际频率为60 Hz，那么该同学计算加速度时的打点周期T的取值偏大，得到的测量值偏小13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50 Hz，记录小车做变速运动的纸带如图所示，在纸带上选择点迹清晰的点并标注出05六个计数点，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“0”计数点对齐由图可以读出1、3、5三个计数点跟“0”点的距离d1、d3、d5，请将测量值填入下表中距离d1d3d5测量值/cm计算：小车通过计数点“2”的瞬时速度最接近_m/s；通过计数点“4”的瞬时速度最接近_m/s；小车的加速度最接近_m/s2.(保留两位有效数字)【答案】1.205.4012.000.210.330.60【解析】根据刻度尺的读数方法，知d11.20 cm，d35.40 cm，d512.00 cm.则v2(d3d1)/(2T)0.21 m/s，v4(d5d3)/(2T)0.33 m/s，a(v4v2)/(2T)0.60 m/s2.