1.3测量纸带的平均速度和瞬时速度（含解析）—高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word版含答案）

人教版高一物理必修第一册课时作业
测量纸带的平均速度和瞬时速度
一、选择题
1、如图所示是打点计时器打出的纸带,其中哪条纸带表示物体做匀速直线运动(
)
2、(多选)使用打点计时器时应注意(　　)
A.无论使用电磁打点计时器还是电火花打点计时器,都应该把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面
B.使用打点计时器时应先拉动纸带,再接通电源
C.使用打点计时器时,拉动纸带的方向应与限位孔平行
D.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源
3、如图所示为一条打点计时器正常工作时打出的纸带,其中A、B、C、D、E为计时器连续打下的五个点,且打点计时器每打一个点所用的时间为T。为求得计时器打点C时纸带的速度,则下列算式中最合理的是
(
)
A.
B.
C.
D.
4、(多选)关于打点计时器的使用,下列说法中正确的是
(　　)
A.打点计时器应用低压交流电源,交流电频率为50
Hz
B.纸带必须穿过限位孔,并注意把纸带压在复写纸的上面
C.要先通电,后释放纸带,纸带通过后立即切断电源
D.为减小摩擦,每次测量应先将纸带理顺
5、(多选)以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤,其中有错误的操作是(
)
A.把打点计时器固定在木板上,让纸带从复写纸上方穿过限位孔
B.把打点计时器的两个接线柱分别接上导线,与4～6
V低压交流电源相连
C.先用手水平地拉动纸带,然后打开电源开关
D.取下纸带,用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离是x0,用公式v=计算纸带运动的平均速度
6、在做用打点计时器测速度的实验时，接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是（
）
A．先接通电源，再让纸带运动
B．先让纸带运动，再接通电源
C．让纸带运动的同时接通电源
D．先让纸带运动或先接通电源都可以
二、非选择题
7、如图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带,相邻点的时间间隔为0.02
s,纸带旁边是一把分度值为1
mm的直尺,则拖着纸带做直线运动的物体在AC这段位移内的平均速度为
m/s;在打下B点时物体的瞬时速度为
m/s。(小数点后保留两位数字)
8、如图所示是一条利用打点计时器(电源频率为50
Hz)打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示。求出1、2、3、4、5计数点对应的瞬时速度并画出速度-时间图像。深度解析
9、用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1=0.29
s,通过第二个光电门的时间为Δt2=0.11
s,已知遮光板的宽度为3.0
cm,则滑块通过第一个光电门的速度为
,通过第二个光电门的速度为
。
10、如图所示是研究匀变速直线运动的实验中得到的一条纸带,舍去前面比较密集的点,从0点开始每5个点取一个计数点:0、1、2、3、4、5、6,量得s1=1.30
cm,s2=3.10
cm,s3=5.38
cm,s4=8.16
cm,s5=11.45
cm,s6=15.26
cm。
(1)计算打下1、2、3、4、5五个计数点时小车的瞬时速度的大小(要求保留3位有效数字)。
(2)将1、2、3、4、5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。
11、如图所示,打点计时器所用电源的频率为50
Hz,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测出各点间的距离为:AC=14.0
mm,AD=25.0
mm。那么由此可以算出纸带在AC间的平均速度为________m/s,纸带在AD间的平均速度为_____m/s;B点的瞬时速度更接近于________m/s。
12、某同学在做“练习使用打点计时器”实验时打出的纸带如图所示,每两点之间还有四个点没有画出来,图中上面的数字为相邻两点间的距离,打点计时器的电源频率为50
Hz。
(1)相邻两个计数点间的时间为__________s。
(2)打第五个计数点时纸带的速度v5=__________m/s(保留三位有效数字)。
13、(1)电磁打点计时器是一种计时仪器,它使用__________电源,工作电压在__________V以下,当电源的频率是50
Hz时,它每隔__________s打一个点。如图所示纸带是某同学练习使用电磁打点计时器时得到的,打下的点迹的分布情况如图所示。从打下A点到打下B点共14个点迹,历时__________s。
(2)在使用电火花打点计时器来分析物体运动情况的实验中,有如下步骤
A.
把电火花打点计时器固定在桌子上
B.
安装好纸带
C.
松开纸带让物体带着纸带运动
D.
接通220
V交流电源
E.按下脉冲输出开关,进行打点
这些步骤正确的排列顺序为__________。
13、在“练习使用打点计时器”的实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并按打点的先后顺序取其中的A、B、C、…七个点进行研究,这七个点和刻度尺标度的对应如图所示。
(1)由图可知,A、B两点的时间间隔是________s,纸带做的是________(选填“加速”“减速”或“匀速”)直线运动。
(2)A、D两点间的平均速度大小为________m/s,E、G两点间的平均速度大小为________m/s。(保留两位有效数字)
答案与解析
1、B　匀速直线运动中通过相等位移所用的时间相等。打点计时器打出的相邻两点之间对应的时间都相同,只要相邻两点之间的距离都相等,就可判断物体做匀速直线运动。
2、CD　电磁打点计时器使用复写纸,电火花打点计时器不用复写纸,故A错;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B错;为减小摩擦力,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连续工作,故D正确。
3、B
解析：为求打某点时的瞬时速度,利用的是对平均速度取极限的思想方法,故为求打点C时纸带的速度,可以在C点两侧各取一点,使这两点间所对应的时间间隔尽量最短。由题图可知,所取的两点应为点B和D,则B、D之间的平均速度vBD=,即为所求,故B正确,A、C、D错误。
4、CD
解析：电磁打点计时器应用低压交流电源,交流电频率为50
Hz,电火花打点计时器使用交流电压为220
V,故A错误;纸带必须穿过限位孔,并注意把纸带压在复写纸的下面,故B错误;要先通电,后释放纸带,纸带通过后立即切断电源,故C正确;每次测量先将纸带理顺,会减小纸带与限位孔间的摩擦,故D正确。
5、AC
解析：把打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过限位孔,把复写纸片套在定位轴上,并压在纸带上面,故A错误;把打点计时器的两个接线柱分别接上导线,与4～6
V低压交流电源相连,故B正确;实验过程应先接通电源,后释放纸带,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,故C错误;取下纸带,用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离是x0,用公式v=计算纸带运动的平均速度,故D正确。
6、A
解析：使用打点计时器时，应先接通电源，让打点计时器工作，再让纸带运动使打点计时器在上面打出点迹，故A项正确。
二、非选择题
7、答案：0.22　0.22(0.21~0.23)
解析：根据平均速度的定义可知,AC这段位移内的平均速度就等于A到C的距离跟所用时间的比值。位移的大小可以从刻度尺上直接读出:x=4.00
cm,A到C之间共9个时间间隔,所以时间t=0.02
s×9=0.18
s,AC这段位移内的平均速度为==
m/s=0.22
m/s。根据公式vB=来计算B点的瞬时速度。为了尽量精确地反映打B点时物体运动的快慢,我们取靠近B点的左右两个点,左边点在刻度尺上的读数是1.77
cm,右边点在刻度尺上的读数是2.65
cm,那么Δx=2.65
cm-1.77
cm=0.88
cm,两点间时间相隔为Δt=0.02
s×2=0.04
s,所以B点的瞬时速度为vB==
m/s=0.22
m/s。
8、答案：见解析
解析：Δt非常小时,可用平均速度代替瞬时速度。求出0、2间的平均速度即可认为是1点对应的瞬时速度,同理2、3、4、5点对应的瞬时速度也可求出,注意相邻计数点的时间间隔为t=0.1
s。
v1==0.195
m/s,
v2==0.40
m/s,
v3==0.61
m/s,
v4==0.69
m/s,
v5==0.70
m/s。
建立直角坐标系,横坐标表示时间,纵坐标表示速度。
根据上面计算出的结果在直角坐标系中描点,然后连线得到的图像如图所示。
9、答案：0.10
m/s　0.27
m/s
10、如图所示是研究匀变速直线运动的实验中得到的一条纸带,舍去前面比较密集的点,从0点开始每5个点取一个计数点:0、1、2、3、4、5、6,量得s1=1.30
cm,s2=3.10
cm,s3=5.38
cm,s4=8.16
cm,s5=11.45
cm,s6=15.26
cm。
(1)计算打下1、2、3、4、5五个计数点时小车的瞬时速度的大小(要求保留3位有效数字)。
(2)将1、2、3、4、5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。
答案：(1)0.155
m/s　0.204
m/s　0.253
m/s　0.304
m/s　0.355
m/s
(2)如图所示
11、解析：打点计时器是根据交变电流的电流方向随时间迅速变化而工作的,打点周期等于交流电的周期,为0.02
s;根据平均速度的定义得:在AC间的平均速度vAC==0.35
m/s;在AD间的平均速度vAD==0.42
m/s,AC段时间比AD段时间更短,故AC段平均速度与B点瞬时速度更接近,即B点的瞬时速度更接近于0.35
m/s。
答案:0.35　0.42　0.35
12、
解析：(1)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1
s。
(2)利用对平均速度取极限的思想方法,可近似求得v5,取离5最近的两点4和6,求其两点间的平均速度近似等于v5,即:v5=
m/s=1.40
m/s。
答案:(1)0.1　(2)1.40
13、解析：(1)电磁打点计时器是一种计时仪器,它使用的是4～6
V的交流电源,当电源的频率是50
Hz时,它每隔0.02
s打一个点,结合纸带上的点迹可知:从打下A点到打下B点共14个点迹,历时0.02s
×13=0.26
s。
(2)按照先组装实验装置,再进行实验可知使用电火花打点计时器来分析物体运动情况的实验步骤为:ABDEC。
答案:(1)交流　6　0.02　0.26
(2)ABDEC
13、解析：(1)由于AB两点之间共有5个时间间隔,而打点计时器每隔0.02
s打一个点,所以相邻的计数点间的时间间隔:T=0.1
s;由于计数点间的时间间隔相同,纸带越向右计数点间的位移越大,说明物体的速度越来越大,即物体做加速直线运动。
(2)由图可知,AD之间的距离为4.15
cm,EG之间的距离为4.55
cm,由平均速度等于位移除以时间可以解出AD间的平均速度为:=
m/s=0.14
m/s,E点到G点的平均速度为:=
m/s=0.23
m/s。
答案:(1)0.1　加速
(2)0.14　0.23