2018-2019版高中物理 第二章 勻變速直線運動的研究 2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律習題 新人教版必修1.doc

1實驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律基礎鞏固1在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,下列說法正確的是()A.長木板一定要水平擺放B.使用刻度尺測量長度時,不必估讀C.使用刻度尺測量長度時,要估讀到最小刻度的下一位D.作v-t圖象時,所描線必須經(jīng)過每一個點解析:實驗過程中,一般長木板應平放,不能側(cè)向傾斜,但適當一端高一端低,也是可以的,選項A錯誤。使用刻度尺測長度時,需要估讀,選項B錯誤,C正確。作v-t圖象時,若各點與直線擬合,則作直線并使直線經(jīng)過盡量多的點,選項D錯誤。答案:C2在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,關于計數(shù)點間時間間隔的下列說法正確的是()A.每隔4個點取一個計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間間隔為0.10 sB.每隔4個點取一個計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間間隔為0.08 sC.每隔5個點取一個計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間間隔為0.10 sD.每隔5個點取一個計數(shù)點,則計數(shù)點間的時間間隔為0.08 s解析:本實驗用的電源為50 Hz的交變電流,則相鄰兩點間的時間間隔為150 s=0.02 s,所以每隔4個點取一個計數(shù)點時有5個時間間隔,計數(shù)點間的時間間隔為0.10 s,選項A正確,選項B錯誤。每隔5個點取一個計數(shù)點則有6個時間間隔,總間隔為0.026 s=0.12 s,選項C、D錯誤。答案:A3用打點計時器研究加速度不變的直線運動的實驗中,造成各連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)位移之差不是一個恒量的主要原因是()A.長度測量不準確B.打點時間間隔不均勻C.運動中受摩擦力作用D.木板未調(diào)成水平答案:A4在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中:(1)下列器材多余的是。打點計時器天平低壓直流電源細繩紙帶小車鉤碼停表一端有滑輪的長木板(2)達到實驗目的還需要的器材是。解析:實驗中給打點計時器供電的是低壓交流電源,而非低壓直流電源。實驗中小車的運動時間可以從所打紙帶上的點跡數(shù)出,而不使用停表測量,另外此實驗不需要測質(zhì)量,故不需要天平。在此實驗中還需用刻度尺測量計數(shù)點間的距離。答案:(1)(2)低壓交流電源、刻度尺5一打點計時器固定在傾角為的斜面上,一小車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上滑下,打出的紙帶的一段如圖所示。紙帶上0、1、2、3、4、5、6是計數(shù)點,每相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s。(1)根據(jù)紙帶上記錄的數(shù)據(jù)判斷小車是做運動;(2)若小車做速度隨時間均勻增加的運動,則加速度的大小a=;(3)在打下計數(shù)點3時小車對應的速度大小為v=。解析:(1)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移x1=6.00 cm,x2=16.00 cm-6.00 cm=10.00 cm,x3=30.00 cm-16.00 cm=14.00 cm,x4=48.00 cm-30.00 cm=18.00 cm,x5=70.00 cm-48.00 cm=22.00 cm,x6=96.00 cm-70.00 cm=26.00 cm。因為x2-x1=x3-x2=x4-x3=x5-x4=x6-x5=4.00 cm,即連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差都相等,所以小車做的是速度隨時間均勻增加的直線運動。(2)由x=aT2,得小車運動的加速度a=xT2=4.0010-20.12 m/s2=4.00 m/s2。(3)根據(jù)中間時刻的瞬時速度等于平均速度可知v=x3+x42T=(14.00+18.00)0.0120.1 m/s=1.6 m/s。答案:(1)速度隨時間均勻增加的直線(2)4.00 m/s2(3)1.6 m/s6在用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,如圖所示的是某次記錄小車運動情況的紙帶,圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。(1)根據(jù)可以判定小車做速度隨時間均勻增加的直線運動。(2)根據(jù)有關公式可求得vB=1.38 m/s,vC= m/s,vD=3.90 m/s。(3)利用求得的數(shù)值作出小車的v-t圖線(以打A點時開始計時),并根據(jù)圖線求出小車運動的加速度a= m/s2。(4)將圖線延長與縱軸相交,若交點的縱坐標是0.12 m/s,此交點的物理意義是。解析:(1)計算得相鄰計數(shù)點間的位移分別為x1=7.5 cm,x2=20.1 cm,x3=32.7 cm,x4=45.3 cm,相鄰計數(shù)點間的位移差分別為x2-x1=12.6 cm,x3-x2=12.6 cm,x4-x3=12.6 cm,可見,小車做速度隨時間均勻增加的直線運動。(2)相鄰計數(shù)點之間的時間間隔T=50.02 s=0.1 s。打C時的瞬時速度等于BD過程的平均速度vC=xBD2T=(60.3-7.5)10-220.1 m/s=2.64 m/s。(3)在如圖所示的坐標系中作出v-t圖,圖線的斜率即加速度a=vt=3.90-1.380.3-0.1 m/s2=12.6 m/s2。(4)此交點的物理意義是打點計時器打下計時點A時紙帶對應的速度。答案:(1)相鄰相等時間間隔內(nèi)的位移差相等(2)2.64(3)12.6(4)打點計時器打下計時點A時紙帶對應的速度能力提升1(多選)關于用打點計時器探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗,下列說法正確的是()A.打點計時器應固定在長木板上,且靠近滑輪一端B.開始實驗時小車應靠近打點計時器一端C.應先接通電源,待打點穩(wěn)定后再釋放小車D.牽引小車的鉤碼個數(shù)越多越好解析:打點計時器應固定在長木板上沒有滑輪的一端,選項A錯誤;小車開始時靠近打點計時器是為了使小車的運動距離較大,選項B正確;若先釋放小車后接通電源只能在紙帶的后面部分打點,選項C正確;鉤碼個數(shù)少,打點密集,鉤碼個數(shù)多,打點太少,都會帶來實驗誤差,選項D錯誤。答案:BC2(多選)一小球在水平桌面上做直線運動,用照相機對著小球每隔0.1 s拍照一次,得到一幅頻閃照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如圖所示,已知照片與實物的比例為110,則()A.圖中對應的小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度是 2 m/sB.圖中對應的小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度是 1.6 m/sC.圖中對應的小球通過6 cm處的瞬時速度是2.5 m/sD.圖中對應的小球通過6 cm處的瞬時速度是2 m/s解析:小球在通過8 cm距離內(nèi)的平均速度v=xt=81040.1 cm/s=200 cm/s=2 m/s,選項A正確,選項B錯誤。可以認為小球通過6 cm處的瞬時速度等于相鄰兩點間的平均速度v=xt=41020.1 cm/s=200 cm/s=2 m/s,選項C錯誤,選項D正確。答案:AD3光電計時器是一種常用計時儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當有滑塊從a、b間通過時,光電計時器就可以顯示出物體的擋光時間?，F(xiàn)有某滑塊在斜面上滑行,先后兩次通過光電門1和2,計時器顯示的擋光時間分別是t1=510-2 s、t2=310-2 s,從光電門1到光電門2所經(jīng)歷的總時間t=0.15 s,用分度值為1 mm的刻度尺測量小滑塊的長度d,示數(shù)如圖乙所示。(1)讀出滑塊的長度d為cm。(2)滑塊通過光電門的速度v1、v2分別為m/s、m/s。(3)滑塊的加速度大小為。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))解析: (1)由圖可知d=8.42 cm-4.00 cm=4.42 cm。(2)通過光電門的速度v1=dt1=0.88 m/s,v2=dt2=1.47 m/s。(3)滑塊的加速度a=v2-v1t=1.47-0.880.15 m/s2=3.93 m/s2。答案: (1)4.42(2)0.881.47(3)3.93 m/s2甲4一位同學設計了用打點計時器測量小車沿斜面下滑的加速度的實驗,實驗裝置示意圖如圖甲所示。已知打點計時器使用的電源的頻率為50 Hz,圖乙是所打出的紙帶的一段,用毫米刻度尺量得數(shù)據(jù)如下:x1=1.69 cm,x2=2.28 cm,x3=3.04 cm,x4=3.82 cm,x5=4.58 cm,x6=5.36 cm,x7=6.14 cm。(1)由圖乙可知,相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔t= s;乙(2)利用所測數(shù)據(jù)計算小車沿斜面下滑的加速度時,有一數(shù)據(jù)不可靠,這一數(shù)據(jù)是(填數(shù)據(jù)的字母代號);(3)去掉這一不可靠數(shù)據(jù),利用其余數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度大小a =m/s2(取三位有效數(shù)字)。解析:(1)交流電源的頻率為50 Hz,因此打點計時器的打點周期為0.02 s,所以t=30.02 s=0.06 s。(2)求出連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差:x2-x1=0.59 cm,x3-x2=0.76 cm,x4-x3=0.78 cm,x5-x4=0.76 cm,x6-x5=0.78 cm,x7-x6=0.78 cm。可見x1不可靠。(3)由逐差法可得a=(x5+x6+x7)-(x2+x3+x4)9T2,代入數(shù)據(jù)得a=2.14 m/s2。答案:(1)0.06(2)x1(3)2.145在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,紙帶記錄了小車的運動情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F共6個計數(shù)點,每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個點未畫出。x1=1.40 cm、x2=2.90 cm、x3=4.38 cm、x4=5.88 cm、x5=7.39 cm。(1)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離,計算出打下B、E兩個點時小車的瞬時速度,并將這兩個速度值填入下表。速度/(ms-1)vBvCvDvE數(shù)值0.3640.513(2)將B、C、D、E各個時刻的瞬時速度標在直角坐標系中,并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線。(3)由所畫速度時間圖象求出小車的加速度為 m/s2(保留三位有效數(shù)字)。解析:(1)打B點時的瞬時速度等于AC過程的平均速度vB=x1+x22T=(1.40+2.90)10-220.1 m/s=0.215 m/s打E點時的瞬時速度等于DF過程的平均速度vE=x4+x52T=(5.88+7.39)10-220.1 m/s=0.664 m/s。(2)以打A點時開始計時,v-t圖象如圖所示。(3)根據(jù)圖象求出圖線的斜率就是小車運動的加速度a=vt=0.664-0.2150.4-0.1 m/s2=1.50 m/s2。答案:(1)0.2150.664(2)見解析(3)1.50(1.491.51)