2021-2022学年教科版（2019）必修第一册 2.1匀变速直线运动的研究 课时练（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
2.1匀变速直线运动的研究
课时练（解析版）
1．（1）做“电火花计时器探究小车速度随时间变化的规律时”，实验实验室提供了以下器材：①8V以下低压交流电；②220V交流电源；③带滑轮的长木板；④小车；⑤纸带；⑥钩码；⑦刻度尺；⑧秒表。其中在本实验中不需要的器材是______。
（2）如图所示，是某同学用电火花计时器得到的一条清晰纸带（实验中交流电的频率为50HZ），依照打点的先后顺序取计数点A、B、C、……，相邻两个计数点间还有4个点未画出，其中x1＝3.75cm，x2＝6.90cm，x3＝10.05cm，x4＝13.15cm，x5＝16.30cm，x6＝19.35cm。计算结果均保留3位有效数字。
①打计数点C时纸带的速度大小vc=______m/s；
②纸带的加速度为a=______m/s2；
③如果当时电网中交流电的频率f=90Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此测量出来的速度比实际值______（选填“偏大”或“偏小”）
2．某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出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，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。
（1）所用实验器材除电火花打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有______（填选项代号）；
A．电压合适的交流电源
B．电压合适的直流电源
C．刻度尺
D．停表
E.天平
（2）在实验中，使用打点计时器操作步骤应先______再______（选填“释放纸带”或“接通电源”）；
（3）根据纸带各点间距离判断，小车做______直线运动；
（4）由纸带可知，打点时小车的速度vD=______；
速度
vB
vC
vD
vE
vF
数值（m/s）
0.400
0.479
0.640
0.721
将B、C、D、E、P各个时刻的瞬时速度标在如图所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线______。由v-t图象求出小车的加速度大小为______m/s2（结果保留二位有效数字）。
3．如图所示为“研究匀变速直线运动”的实验中得到的一条纸带。已知打点计时器打点周期为0.02s，小张同学在纸带的左端和右端各选取了A、B、C、D、E、F几个点迹清晰的点，图中s1=1.56cm、s2=1.80cm、s3=3.00cm、s4=3.24cm。
（1）实验室提供了部分器材如下：电火花计时器、长木板、小车、纸带、刻度尺、220V的交流电源、4~6V的交流电源、秒表。其中在本实验中不需要的两个器材是______、______。
（2）打下点E时纸带的速度大小为______m/s；纸带运动的加速度大小为______m/s2。（计算结果均保留2位有效数字）
（3）纸带上C、D两点间还有______个打下的点。
4．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，根据相关要求回答下列问题：
(1)实验中，电磁打点计时器所使用的电源为__________（填“直流”或“交流），若电源频率为50Hz则它们每隔__________s打一个点。
(2)关于电磁打点计时器的使用，下列说法正确的是∶__________；
A．该实验需要用光滑轨道板
B．纸带上打的点越密，说明物体运动越慢
C．通过处理纸带信息，只能得到某段长度的平均速度
D．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动
(3)如果当时电网中电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使速度的测量值__________实际值（填“大于”“小于”或“等于”）。
(4)某小组在实验中取打出的纸带一部分如下图。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，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。则a、c两点的间距为___________cm，打出c点时物块速度大小为___________m/s（保留2位有效数字）。
5．某同学用图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动，正确操作后获得图乙所示的一条纸带。他用天平测得小车的质量为M，钩码质量为m，用毫米刻度尺测得纸带上自0点到连续点1、2、3、4、5、6的距离分别为：、、、、、，已知实验所用交流电频率为。
(1)打点2时小车的速度大小为______（结果保留两位有效数字）；
(2)小车运动过程中的平均加速度大小为______（结果保留两位有效数字）；
(3)如果当时电网中交变电流的频率是，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_______。（选填“大”或“小”）
6．用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。
(1)根据运动学有关公式可求得
vB=16.50cm/s，vC=___cm/s，vD=26.30cm/s；
(2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的v—t图线（以打A点时开始计时）（_________），并根据图线求出小车运动的加速度a＝___m/s2；（结果保留2位有效数字）
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是____cm/s，此速度的物理意义是______。
7．实验：《测定匀变速直线运动的加速度》。
(1)电磁式打点计时器的工作电压及电源是______；
A．220V、交流电
B．220V、直流电
C．约8V、交流电
D．约8V、直流电
(2)在实验中，下列关于计数点间时间间隔的说法中正确的是______；
A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10s
B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是0.08s
C．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08s
D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10s
(3)某同学在做实验中，不需要的器材有______；
A．小车
B．一端带滑轮的木板
C．打点计时器
D．学生电源
E．秒表
F．小钩码
G．刻度尺
H．纸带
I．细绳
(4)在实验中操作有如下步骤，请你合理安排操作顺序，按你的操作顺序第五步的步骤序号（只填字母）是：______；
A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面；
B．把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并与电源相连接；
C．换上新纸带，重做两次实验；
D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌边；
E．先让小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车；
F．把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一钩码；
G．断开电源，取下纸带。
(5)如图所示是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的时间间隔为T＝0.20s，其中x1＝7.05cm，x2＝7.68cm，x3＝8.33cm，x4＝8.95cm，x5＝9.61cm，x6＝10.26cm，则A点的瞬时速度大小是______m/s（保留两位有效数字），小车运动的加速度计算表达式是a＝______（用题图所给的字母表示），加速度大小为______m/s2（保留两位有效数字）。
8．某同学在利用图甲装置探究小车速度随时间变化的规律时，对打出的一条纸带进行研究（如图乙），从0点开始每5个打点取一个计数点（电源频率为50赫兹），计数点分别为1、2、3、4、5，该同学已求出部分计数点对应的速度，其数值见下表。
计数点
1
2
3
4
5
速度/（m·s-1）
0.10
0.16
0.25
0.30
(1)若该同学测得：x2=1.24cm，x3=1.76cm，请帮助他求出计数点2的速度为___________m/s（结果保留两位有效数字）。
(2)根据以上数据在所给的坐标纸中作出小车的v-t图线_______（适当标出横、纵坐标刻度）。
(3)根据图像，速度计算结果存在明显错误的计数点为___________，造成该误差为___________（选择“偶然误差”或“系统误差”）。
(4)计数点0对应的速度为___________m/s，加速度为___________m/s2（结果保留两位有效数字）。
9．光电计时器是物理学中常用的一种研究物体运动情况的计时仪器，其结构如图甲所示。a、b分别为光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间，这样就可以将物体通过光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速度。如图乙所示，气垫导轨上安装有A、B两个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度为d的遮光片。现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动，并依次通过光电门A、B，光电计时器记录的时间分别为t1、t2，并测得遮光片从光电门A运动到光电门B所用的时间Δt。
(1)在实验中，为了更准确地测得滑块通过光电门的速度，应选用较______(填“宽”或“窄”)的遮光片；
(2)由题可知，遮光片通过光电门A时的速度表达式v1=______，通过光电门B时的速度表达式v2=______；
(3)滑块在气垫上运动的加速度的表达式a=______（用v1、v2及题干中记录的时间字母表示）。
10．打点计时器是高中物理中重要的实验仪器，图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题：
（1）图乙是_____（填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是_____（填“交流电8V左右”、“交流220V”、电池组）。
（2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上依次确定出A、B、C、D、E五个计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未标出，各点到A点距离分别为2.88cm，7.20cm，12.96cm，20.16cm。
①每两个计数点间的时间间隔_____s。
②试根据纸带上数据，计算出打下B点时小车的瞬时速度是_____m/s（保留二位有效数字），小车运动的加速度是_____m/s2（保留二位有效数字）。
③已知打点周期是电源频率的倒数，则用打点计时器测定小车的加速度时，当使用的电源频率低于50Hz时，如果仍按50Hz来计算，则测得的加速度将比真实值_____（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
11．图(1)是测定小车刹车时加速度的实验装置。
(1)信号发射器和信号接收器组成_________传感器；
(2)这组传感器所测量的物理量是________；
(3)图(2)是实验测得的图像，根据图像中数据求小车的加速度的大小_____米/秒。
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．刻度尺
B．秒表
C．天平
D．弹簧测力计
（2）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
（3）实验中获得的一条纸带如图2所示，在纸带上依次取、、、、……若干个计数点，利用实验数据计算出打点时小车的速度，以为纵坐标，为横坐标，做出如图3所示的图象。根据图象求出小车的加速度a=______（保留3位有效数字）。
13．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：
（1）从下列所给器材中选出实验所需的器材有
(
填写序号)______为达到实验目的,还缺少______。
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
⑨一端有定滑轮的长木板
（2）下列说法正确的是（_______）
A．应先接通电源,待打点计时器开始打点后再放小车
B．在释放小车前,小车应尽量靠近打点计时器
C．接通电源和释放小车必须同时完成
D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动，防止小车落地摔坏
(3)如图所示为记录小车运动情况的纸带。图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间还有4个点没有画出(结果保留两位小数)。
?
1）相邻两个计数点间的时间间隔为______s；
2）D点的瞬时速度大小为vD=______m/s，DE段平均速度大小为v=______m/s；
3）运动小车的加速度大小为a=______m/s2。
14．光电门是一种可以测量物体瞬时速度的器材，它利用的基本原理是：极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小.下图为测定气垫导轨上滑块加速度的装置图，滑块上安装一宽度为3.0cm的遮光条，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为
(1)则滑块通过第一个光电门的瞬时速度大小_________m/s，通过第二个光电门的瞬时速度大小________m/s；
(2)若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为s，则滑块的加速度大小_________m/s2.(结果保留两位有效数字)
参考答案
1．①⑧
0.848
3.12
偏小
【详解】
（1）[1]
电火花计时器使用的是220V交流电源，所以8V以下低压交流电不需要，电火花计时器是计时的仪器，所以不需要秒表，即①⑧不需要。
（2）[2]相邻两个计数点的时间间隔为
计数点C时纸带的速度
[3]
纸带的加速度
[4]
若交流电频率为50Hz，则其打点周期为0.02s，当电源频率f=90Hz时，实际打点周期将变小，而进行计算时，仍然用0.02s，因此测出的速度数值将比物体的真实数值小。
2．AC
接通电源
释放纸带
加速
0.56m/s
见解析
0.80
【详解】
（1）[1]打点计时器需要使用交流电源，测计数点间的距离需要刻度尺，该实验不需要直流电压、停表与天平，故选：AC。
（2）[2][3]为充分利用纸带实验时应先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带。
（3）[4]由图示纸带可知，在相邻相等时间间隔内，物体运动的位移逐渐变大，小车做加速直线运动。
（4）[5]小车在很短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，打D点时小车的速度
[6]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，让尽可能多的点过直线，不能过直线的点对称分布在直线两侧，根据坐标系内描出的点作出图象如图所示
[7]由图示图象可知，小车的加速度
3．的交流电源
秒表
1.6
6.0
3
【详解】
（1）[1]
电火花打点计时器是一种使用交流220V电源的计时仪器，不需要的4~6V的交流电源。
[2]
本实验中打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要秒表。
（2）[3]
点E时纸带的速度
[4]
加速度的大小
（3）[5]
B点时小车的瞬时速度大小为
根据速度公式，则有
解得
因此从B点到E点共有7点，那么纸带上C、D两点间还有3个打下的点。
4．交流
0.02
BD
小于
5.50
【详解】
（1）[1]
电磁打点计时器所使用的电源是交流电源
。
[2]
电源频率为50Hz则它们每隔0.02s打一个点。
（2）[3]A．该实验只需要小车做匀变速直线运动即可，不必考虑摩擦力，不需要光滑轨道板，A错误；
B．纸带上打的点越密，说明相等的时间间隔位移越小，即物体运动的越慢，B正确；
C．通过测量纸带点迹的间距，根据平均速度的定义，可以得到某段长度的平均速度，根据匀变速直线运动某段长度的平均速度等于该段中间时刻的瞬时速度，故C错误；
D．实验过程应先接通电源，后释放物体，否则在纸带上留下的点很少，不利于数据的处理和减小误差，D正确。
故选BD。
（3）[4]
如果打点频率变大，则打点周期变小，两点间的实际时间小于0.02s，而测量仍按原来的时间0.02s计算，则测量代入时间比真实的大，导致测量速度值偏小。
（4）[5]
a、c两点的间距
[6]
相邻两个计数点的时间间隔
打出c点时物块速度大小
5．0.60
2.0
大
【详解】
(1)[1]计时器的打点周期为
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打点2时小车的速度大小
(2)[2]根据匀变速直线运动的推论公式
可得小车运动过程中的平均加速度大小为
(3)[3]如果当时电网中交变电流的频率是
则会导致打点周期变长，根据
有
因此会使真实的加速度的偏小。所以加速度的测量值比实际值偏大。
6．21.40
0.49
11.60
开始计时时小车的速度（即表示小车在A点的瞬时速度）
【详解】
(1)[1]电磁打点计时器频率是50Hz时，它们每隔0.02s打一次点，根据题意可知：每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，因此计数点之间的时间间隔为
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，因此有
(2)[2]描点作图，用平滑曲线连接，如图所示
[3]速度图象中斜率即加速度，所以
(3)[4]将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是11.60cm/s；
[5]此速度的物理意义是：开始计时时小车的速度（即表示小车在A点的瞬时速度）。
7．C
A
E
E
0.37
0.16
【详解】
（1）[1]
电磁式打点计时器使用的是交流电源，工作电压大约是8V。
故选C。
（2）[2]AB．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为
B错误A正确；
CD．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为
CD错误。
故选A。
（3）[3]
测定匀变速直线运动的加速度实验中，打点计时器能记录时间，所以不需要秒表。
故选E。
（4）[4]
实验时先组装器材，步骤为：DBAF，然后进行实验，步骤为：EGC，所以操作步骤为：DBAFEGC，故操作顺序第五步的步骤序号E。
（5）[5]
A点的瞬时速度
[6]
根据
小车运动的加速度计算表达式是
[7]
小车运动的加速
8．
3
偶然误差
【详解】
（1）[1]相邻两个计数点的时间间隔为
计数点2的速度
（2）[2]图像如图所示
（3）[3]
明显错误的计数点为计数点3。
[4]测量点间距时读数有偶然误差。
（4）[5]根据图像，计数点0对应的速度为
[6]
加速度为
9．窄
【详解】
（1）[1]
用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，所以遮光片选择较窄的。
（2）[2]
根据平均速度等于瞬时速度，则有通过光电门A时的速度表
[3]
通过光电门B时的速度
（3）[4]
滑块的加速度，根据
10．电火花
交流电220V
0.1
0.36
1.4
偏大
【详解】
（1）[1][2]图乙为电火花计时器，其工作电压为交流电压220V；
（2）①[3]由于每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未标出，所以每两个计数点间的时间间隔为
②[4]根据中间时刻瞬时速度等于平均速度可知，B点的瞬时速度为
[5]根据匀变速直线运动推论
可求得小车加速度为
保留两位有效数字，则小车运动的加速度是1.4m/s2。
③[6]根据匀变速直线运动推论可得
若使用的电源频率f低于50Hz时，仍按50Hz来计算，则得出的加速度值偏大。
11．运动
瞬时速度
1.35
【详解】
（1）[1]
根据实验装置可知，信号发射器和信号接收器组成了运动传感器
（2）[2]
根据实验装置可知，信号发射器和信号接收器组成了运动传感器；可以测量不同时刻的瞬时速度；
（3）[3]
在v-t图像中，图像的斜率表示加速度的大小，由图可知，图像的斜率为
12．A
CBDA
【详解】
（1）[1]A．需要用刻度尺测量计数点之间的距离处理数据，故A需要；
B．打点计时器有计时功能，所以不需要秒表，故B不需要；
C．本实验是研究匀变直线运动的特点，只让小车做匀加速即可，不需要测量质量，所以天平不需要，故C不需要；
D．本实验是研究匀变直线运动的特点，只让小车做匀加速即可，不需要测量力，所以弹簧测力计不需要，故D不需要。
故选A。
（2）[2]根据实验原理以及实验过程，先安装仪器，然后接通电源放开小车进行实验，最后关闭电源，取下纸带数据处理，则下列实验步骤的正确顺序是DCBA。
（3）[3]根据图像可得
13．①④⑤⑥⑦⑨
刻度尺、低压交流电源
ABD
0.1
0.34
0.36
0.40
【详解】
（1）[1]根据意可知，本实验应需要打点计时器、细绳、纸带，小车、钩码以及长木板，由于不需要测量质量，故天平不需要，同时打点计时器需要的时交流电源，故直流电源不需要；同时打点计时器本身可以测量时间，故不需要秒表；故选择：①④⑤⑥⑦⑨；
[2]由于打点计时器需要交流电源，故还缺少交流电源，同时为了进行长度测量，应需要刻度尺；
（2）[3]
AC．打点计时器在使用时，为了使打点稳定，同时为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，要应先接通电源，再放开纸带，A正确，C错误；
B．在释放小车前，小车应靠近打点计时器能让纸带多打点，B正确；
D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动保护器材，D正确；
故选ABD。
（3）[4]相邻计数点间还有4个点没有画出，则计数点间的时间间隔T=0.1s，
[5]由匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有：
[6]由平均速度的定义，可得DE段的平均速度为：
[7]由匀变速直线运动的判别式，结合四段位移由逐差法可得平均加速度：
14．0.12
0.30
0.050
【详解】
(1)[1]滑块通过第一个光电门的瞬时速度大小为：
[2]滑块通过第二个光电门的瞬时速度大小为：
(2)[3]根据速度和时间的关系有：
代入数据解得a=0.050
m/s2