2021-2022学年粤教版（2019）必修第一册 2.3测量匀变速直线运动的加速度 课时练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第一册
2.3测量匀变速直线运动的加速度
课时练（解析版）
1．在“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”学生实验中，除需要用计算机、数据采集器、小车、轨道及配件外，还需要的仪器有（　　）
A．秒表
B．米尺
C．位移传感器
D．光电门传感器和挡光片
2．让小车拖着纸带从某一倾斜的木板上滑下，启动打点计时器在纸带上留下如图所示的点迹。已知打点周期为T，点迹间各段长度已标在图上，若要求得该过程中小车运动的平均加速度，下列计算公式中最合理的是（　　）
A．由得
B．由得
C．由得
D．由得
3．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为的遮光条。如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间t为，则滑块的加速度约为（　　）
A．
B．
C．
D．
4．如图甲所示，一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上近底端处，光电门甲的位置可移动，将一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，用米尺测量甲、乙之间的距离x。与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，作出的图象如图乙所示。由此可以得出（　　）
A．滑块经过光电门乙的速度大小为2v0
B．滑块经过甲、乙两光电门最长时间为
C．滑块运动的加速度的大小
D．图线下所围的面积表示物体由静止开始下滑至光电门乙的位移大小
5．位移传感器由发射器A和接收器B组成，发射器A能够发射红外线和超声波信号。将发射器固定在小车上，接收器固定在地面上。小车由静止开始做匀加速运动的同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，此后每间隔10s发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。已知接收器接收到第一个红外线脉冲和第一个超声波脉冲的时差为1.25s，接收第二个红外线脉冲和第二个超声波脉冲的时差为1s。已知发射器A和接收器B均视为质点，不计红外线传播的时间，超声波在空气中传播速度为340m/s，则（　　）
A．小车远离接收器
B．小车靠近接收器
C．AB起始相距425m
D．小车做匀加速运动的加速度大小为
6．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动.
（1）实验中,必要的措施是______；
A．细线必须与长木板平行
B．先释放小车再接通电源
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，结果保留两位有效数字）
7．重庆市育才中学高一某班学生用如图所示的实验装置研究自由落体运动。
（1）实验的部分步骤如下：
①把纸带穿过打点计时器，下端连接重物；
②竖直提起纸带和重物，使重物靠近打点计时器，先___________，后___________，打点计时器在纸带上打下一列点；
③更换纸带，重复①②的操作。
（2）他挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图所示。其中点为起始点，、、、、、为六个计时点。根据以上数据，计算打点到点时重锤的速度应该选择___________（填“段”，“段”）来计算，打点时重锤的速度=___________（计算结果保留3位有效数字）
8．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，要用到电火花打点计时器，其电源频率为。
（1）为完成本实验，下列器材中必须有的是（填编号）___________。
①天平
②低压交流电源
③刻度尺
④秒表
（2）安装好实验装置后开始实验。实验中以下操作必需的是___________。
A．托盘和砝码的总质量要远小于小车的总质量
B．调整滑轮的高度，使细线与长木板平行
C．将长木板远离滑轮的一端用小木块垫起
D．释放小车前，小车应尽可能靠近打点计时器放置
E．选择平直且各处粗糙程度相同的长木板做实验
（3）某同学在实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻计数点之间还有四个点未画出。试根据纸带上各个计数点间的距离，（本题计算结果数值保留两位有效数字）
①算出打下D点时小车的瞬时速度为___________（保留三位有效数字）。
②计算出小车的加速度为___________（保留三位有效数字）。
（4）如果在测定匀变速直线运动的加速度时，由于频率波动，交流电源的实际频率略大于50Hz，则前面计算出的加速度值与真实值相比___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
9．（1）某实验小组利用电磁打点计时器做“探究匀变速直线运动”的实验。
该小组按下图组装好器材，正准备闭合电键释放小车。请改正该图中的两处错误或不妥之处
①______________________________________________________________；
②______________________________________________________________。
（2）改正错误后该小组同学开始研究小车做匀变速直线运动的规律。从纸带上打出的点中选取某点O为参考点，再从某个合适的点开始在纸带上依次标记A、B、C、D四个计数点（相邻两计数点之间还有1个点未画出）。如图所示，因保存不当，纸带被污染，仅保留了O、A、C、D四个点，测量得到A、C、D三点到O点的距离分别为：、、。若电源频率，则小车的加速度表达式为____________（用、、和f表示）。打下B点时小车的速度_______（保留两位小数）。
（3）如果当时电网中交变电流的实际频率是，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值__________实际值（选填：大于、小于或等于）。
10．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了A、、、、、、七个计数点，相邻两个计数点间还有4个点图中未画出，打点计时器接在周期为的交流电源上。
（1）计算点瞬时速度的公式为___________；（结果用字母表示）
（2）若测得，，求物体的加速度___________（结果保留三位有效数字）；
（3）如果当时交变电流的频率是，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比___________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
11．在做“研究匀变速直线运动”的实验中：
（1）实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、天平、交流电源、复写纸。其中在本实验中不需要的器材是___________。
（2）如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔，其中、、、、、。
下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。
位置
B
C
D
E
F
速度
0.737
0.801
___________
___________
0.994
（3）以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度-时间关系图线___________
12．某同学用图1所示的装置研究小车做匀变速直线运动的特点。
（1）实验中，除打点计时器（含交流电源）、纸带、复写纸、小车、平板和重物外，在下面的器材中，必须使用的是___________（选填选项前的字母）。
A．毫米刻度尺
B．秒表
C．天平
D．弹簧测力计
（2）实验有如下两种计时器，图A叫作___________计时器，图B叫作___________计时器。
本次实验选择的打点计时器为图B，该计时器的工作电源为___________（选填“交流电”或“直流电”），电压为___________V。
（3）下列实验步骤的正确顺序是___________（用字母填写）。
A．关闭电源，取下纸带
B．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
C．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
D．接通电源后，放开小车
（4）实验中获得的一条纸带如图2所示，在纸带上依次取O、A、B、C、D．．．若干个计数点，利用实验数据计算出打点时小车的速度v，以v为纵坐标，t为横坐标，做出如图3所示的v-t图象。根据图象求出小车的加速度a=___________m/s2（计算结果保留3位有效数字）。
13．利用打点计时器研究小车变速直线运动的实验，得到如图所示的一条纸带，在纸带上共取了、、、、、、七个计数点。相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。
从每一个计数点处将纸带剪开分成六条（分别叫、、、、、），将这六条纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐标系中，得到如图所示的直方图，最后将各纸带上端中心连起来，于是得到表示关系的图像。
已知打点计时器的工作频率为。
（1）为表示关系，图中的轴对应的物理量是时间，轴对应的物理量是速度。若纸条的长度为，则图中为______，为__________；因为各纸条上端中心连线是直线，所以可以直观地看出小车是做____________运动。
（2）在未剪断纸带时，量出相邻的计数点之间的距离分别为、、、、、。则小车的加速度__________，打下点时小车的速度为__________（结果保留两位有效数字）。
14．某研究性学习小组用图1所示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：
①安装实验器材，调节试管夹（小铁球）、光电门和纸杯在同一竖直线上；
②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺（图上未画出）测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；
③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作，测出多组（h，t），计算出对应的平均速度v；
④画出v﹣t图象。
请根据实验，回答如下问题：
（1）设小铁球到达光电门l时的速度为v0，当地的重力加速度为g。则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为______；（用v0、g和t表示）
（2）实验测得的数据如表：
实验次数
1
2
3
4
5
6
h（cm）
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
t（s）
0.069
0.119
0.159
0.195
0.226
0.255
v（m/s）
1.45
1.68
1.89
2.05
2.21
2.35
请在图2坐标纸上画出v﹣t图象______；
（3）根据v﹣t图象，可以求得当地重力加速度g=______m/s2，小球通过光电门1时的速度为______m/s。（以上结果均保留两位有效数字）
15．用如图甲所示的实验装置测定滑块的加速度大小，将气垫导轨调整水平并安装光电门A，滑块上固定一遮光条，滑块用跨过气垫导轨左端定滑轮的轻质细线与钩码相连，调整定滑轮高度使细线水平，滑块每次都从同一位置B由静止释放，光电门A的位置可以改变，光电门A与位置B间的距离L可以由固定在气垫导轨上的标尺直接读出。
（1）实验前用20分度游标卡尺测得滑块上的遮光条宽度d如图乙所示，则d=__________cm。
（2）本实验中__________（填“需要”或“不需要”）保证所挂钩码的质量m远小于滑块（包括遮光条）的质量M。
（3）滑块上的遮光条通过光电门A的时间t可直接读出，通过光电门A的速度由公式计算获得。保持钩码质量不变，通过改变光电门A的位置获得多组数据，作出v2-L图像如图丙所示，则滑块的加速度大小为__________m/s2（结果保留两位有效数字）。
参考答案
1．D
【详解】
在“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”学生实验中，除需要用计算机、数据采集器、小车、轨道及配件外，还需要的仪器有光电门传感器和挡光片。
故选D。
2．D
【详解】
为了减小实验误差常用逐差法求出加速度，然后求出加速度的平均值作为小车的加速度，所以根据图示实验数据，由匀变速运动推论
得
加速度的平均值
故选D。
3．B
【详解】
滑块通过第一个光电门时的速度
滑块通过第二个光电门时的速度
加速度
故选B。
4．B
【详解】
A．由位移公式得：和速度公式v=v0+at
由图可知，滑块经过光电门乙的速度大小为v0，选项A错误；
B．由A选项分析与图可知是滑块从静止释放到光电门乙的时间的两倍，则滑块经过甲、乙两个光电门的最长时间为，所以B正确；
C．由A选项分析与图可知
故C选项错误；
D．图像是-t，不是速度图像，所以图线面积不表示俩个光电门之间的位移，选项D错误。
故选B。
5．BC
【详解】
AB．因为红外线脉冲和超声波脉冲的时差减小，所以小车靠近接收器，A错误，B正确；
C．AB起始相距为
C正确；
D．发出第二个超声波的距离为
小车做匀加速运动的加速度大小为
D错误。
故选BC。
6．A
【详解】
[1]A．为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平，A正确；
B．为了充分利用纸带，实验时应先接通电源再释放纸带，B错误；
CD．本实验中只是研究匀变速直线运动规律，小车只要做匀加速直线运动即可，不需要让小车的质量远大于钩码的质量，也不需要平衡摩擦力，
CD错误。
故选A。
[2]
每两个计数点间有四个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为
物体的加速度为
7．接通电源
释放重物
CE
2.21
【详解】
（1）②[1][2]竖直提起纸带和重物，使重物靠近打点计时器，先接通电源，后释放重物，打点计时器在纸带上打下一列点；
（2）[3][4]计算打点到点时重锤的速度应该选择CE段来计算，打点时重锤的速度
8．③
BDE
0.801（）
偏小
【详解】
（1）[1]实验中不需要天平；电火花计时器不需要低压交流电源；实验中需要用刻度尺；但是不需要秒表；故选③；
（2）[2]A．实验中不需要托盘和砝码的总质量要远小于小车的总质量，选项A错误；
B．调整滑轮的高度，使细线与长木板平行，选项B正确；
C．实验中不需要平衡摩擦力，即不需要将长木板远离滑轮的一端用小木块垫起，选项C错误；
D．释放小车前，小车应尽可能靠近打点计时器放置，以充分利用纸带，选项D正确；
E．选择平直且各处粗糙程度相同的长木板做实验，这样使得小车受到的摩擦力恒定，故E正确；
故选BDE。
（3）两个相邻计数点之间还有四个点未画出，则T=0.1s；
①[3]打下D点时小车的瞬时速度为
②[4]小车的加速度为
（4）[5]如果在测定匀变速直线运动的加速度时，由于频率波动，交流电源的实际频率略大于50Hz，则打点周期小于0.02s,计算时还用0.02s来计算，则计算出的加速度值与真实值相比偏小。
9．电磁打点计时器要使用低压交流电源
应调整滑轮高度使细线与桌面平行
小于
【详解】
（1）①[1]图中打点计时器使用的是直流电源，电磁打点计时器要使用低压交流电源；
②[2]应调整滑轮高度使细线与桌面平行。
（2）[3]若电源频率，每隔0.02s打一个点，由于相邻两计数点之间还有1个点未画出，故相邻两计数点之间的时间间隔为
根据公式，有
两式相加，可得
其中
，
联立解得，小车的加速度表达式为
[4]匀变速直线运动中，某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故打下B点时小车的速度为
（3）[5]根据可知，由于交变电流的实际频率为51Hz，而做实验的同学并不知道，仍按50Hz进行计算，则加速度的测量值小于实际值。
10．
1.35
偏大
【详解】
（1）[1]由匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于平均速度得
（2）[2]由逐差法可得加速度为
（3）[3]如果某次实验中，交流电的频率为49Hz，，那么实际打点周期变大，根据运动学公式
可得真实的加速度值会偏小，所以加速度的测量值与实际值相比偏大。
11．天平
【详解】
（1）[1]在本实验中不需要测量物体的质量，因此不需要天平；
（2）[2][3]根据匀变速直线运动某时刻的瞬时速度等于一段时间内的平均速度，所以有
（3）[4]利用描点法可画出速度时间图像
12．A
电磁打点
电火花打点
交流
220V
CBDA
1.46（1.45～1.47均可）
【详解】
（1）[1]本实验通过研究纸带上点迹分布情况分析小车的运动，所以需要用刻度尺测量计数点间的距离，A选项正确；
（2）[2][3][4][5]打点计时器由两种，分别是电磁打点计时器和电火花打点计时器；电磁打点计时器用6V以下交流电源，电火花打点计时器用220V交流电源；
（3）[6]本实验步骤的正确顺序是CBDA；
（4）[7]由v-t图象的斜率可得加速度
13．0.25
0.5
匀变速直线运动
0.42
0.53
【详解】
（1）[1][2]由于相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，所以相邻的两个计数点之间的时间间隔为T=0.1s，则图中的时间t3为
速度v3为
[3]因为各纸条上端中心连线是一条倾斜的直线，所以可以看出小车是做匀变速直线运动。
（2）[4]小车的加速度为
[5]打下点时小车的速度为
14．
9.7
1.1
【详解】
（1）[1]根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为
（2）[2]根据数据作出v-t图象，如图所示
（3）[3]小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为，所以v-t图象的斜率表示，所以当地重力加速度
[4]根据v-t图象得出
v0=1.1m/s
15．0.275
不需要
1.9
【详解】
（1）[1]由图乙知游标尺的第15条刻度线与主尺对齐，则读数为
d=2mm+0.05×15mm=2.75mm=0.275cm
（2）[2]本实验测定的是滑块的加速度大小，故不需要保证所挂钩码的质量m远小于滑块（包括遮光条）的质量M。
（3）[3]由
对照图像得
解得
a=1.9m/s2