2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 课时作业（Word版含解析）

人教版高一物理必修第一册课时作业
实验:探究小车速度随时间变化的规律
一、选择题
1、气垫导轨上的滑块经过光电门时,其遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间。测得遮光条的宽度为,用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度,下列做法正确的是(
)
A.换用宽度更宽的遮光条
B.换用宽度更窄的遮光条
C.增大滑块的质量
D.减小滑块的质量
2、在“研究匀变速直线运动”的实验中,包含下列四个步骤:①把长木板放在实验台上,用木块垫高;②把纸带穿过打点计时器,并固定在小车后面;③把打点计时器固定在长木板垫高的一端,连接好电路;④把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,放开小车。正确的操作顺序是(
)
A.①②③④
B.①②④③
C.②①③④
D.①③②④
3、如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt,测得遮光条的宽度为Δx,用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度,正确的措施是(
)
A.换用宽度更窄的遮光条
B.提高测量遮光条宽度的精确度
C.使滑块的释放点更靠近光电门
D.增大气垫导轨与水平面的夹角
4、在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列说法正确的是(
)
A.小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带,然后进行数据处理
B.为使测量更为严谨,应把打下的第一个点作为第一个测量点
C.为了便于测量,应舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点当作计时起点
D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1
s
5、（多选）图示纸带记录的为在研究匀变速直线运动规律的实验中小车的运动情况,A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点的时间间隔为T=0.1
s,则:(计算结果保留两位有效数字)
下列操作中正确的有（
）
A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器
B.打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C.应先接通电源,后释放小车
D.电火花计时器应使用低压交流电源
6、(多选)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,下列方法中有利于减小实验误差的是
(　　)
A.选取计数点,把每5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、点间间隔适当的那一部分点进行测量、计算
D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
7、(多选)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
s
C.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
8、（多选）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
9、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中,下列方法有利于减小实验误差的是（
）
A.选取记数点,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,点间间隔适当的那一部分进行测量、计算
D.选用各处平整程度,光滑程度相同的长木板做实验.
10、(多选)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,且靠近滑轮一端
B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端
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
二、非选择题
11、用打点计时器研究匀变速直线运动时的主要步骤有:
A.把一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上,并把附有定滑轮的一端伸出桌面,然后把打点计时器固定在长木板的另一端,接好电路;
B.把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后释放小车;
C.换上纸带,重复三次,选择一条较理想的纸带;
D.把一条细绳系在小车上,细绳跨过定滑轮挂上钩码,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车后面;
E.断开电源,取下纸带。
合理的实验顺序应为____________。?
12、光电计时器是一种常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有滑块从a、b间通过时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。现有某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别是t1=5×10-2
s、t2=3×10-2
s,从光电门1到光电门2所经历的总时间t=0.15
s,用分度值为1
mm的刻度尺测量滑块的长度d,示数如图乙所示。
(1)读出滑块的长度d为
cm。
(2)滑块先后通过两光电门的速度v1、v2分别为
m/s、
m/s。
(3)滑块的加速度大小为
m/s2。(计算结果保留两位小数)
13、在做“匀加速直线运动的实验探究”中,打点计时器接在50
Hz的低压交变电源上,某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图所示,由此可以得到一条表示v-t关系的图线,从而求出加速度的大小。
(1)请你在xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(作答在图上),其________(选填“x”或“y”)轴相当于v轴。
(2)从第一个计数点开始计时,为求出0.15
s时刻的瞬时速度,需要测出________段纸带的长度。
(3)若测得a段纸带的长度为2.0
cm,e段纸带的长度为10.0
cm,则可求出加速度的大小为________m/s2。
14、某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带并用一把毫米刻度尺测量了各点间的距离,如图所示,图中四个数中不符合正确读数要求的是__________(填数值)。若纸带上两相邻计数点间均有4个点未画出,已知打点计时器的频率为50
Hz,则B点对应的小车速度vB=________m/s,小车运动的加速度a=______m/s2。(均保留两位有效数字)
15、一位同学在探究木块的速度随时间变化的规律时，在质地均匀的水平桌面上将木块、电火花打点计时器、纸带连接成如图甲所示的装置．先接通频率为50
Hz
的电源，再给木块一向左的初速度，木块向左运动一小段距离后纸带拉紧，最后得到如图乙所示点迹的纸带，A、B、C、D、E正是连续的五个计数点，每相邻两个计数点间还有一个点未画出，下面标注的数字是相邻两点间的距离，单位是cm.
(1)木块与纸带的________(填“左”或“右”)端固定．
(2)由纸带上数据判断，在误差范围内，可以认为木块做的是________(填“匀速”“匀加速”或“匀减速”)运动．
(3)木块运动的加速度大小是________
m/s2.(保留两位有效数字)
16、一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位置编号。如图甲所示,1位置恰为小球刚开始运动的瞬间,作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同,小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1=0,v2=0.06
m/s,v3=______
m/s,v4=0.18
m/s,v5=________
m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图象(保留描点痕迹)。?
答案与解析
1、B
解析：本题中利用平均速度等效替代瞬时速度,故只能尽量减小遮光时间,可换用宽度更窄的遮光条,故A错误,B正确;滑块的质量对滑块的速度大小的测定没有影响,故C、D错误。
2、D
解析：先组装器材,然后进行实验操作,所以首先把长木板放在实验台上,用木块垫高,然后将打点计时器固定在长木板垫高的一端,并接好电路;再将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔,最后把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,放开小车,故顺序为①③②④,故选D。
3、A
解析：此实验中利用平均速度等效替代瞬时速度,故只能尽量减小计算平均速度的位移,即换用宽度更窄的遮光条,故A正确,B、C、D错误。
4、C
解析：“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,需要多次测量,打出多条纸带,进行数据处理,有利于减小误差,故A错误;纸带上开始时打的点比较密集,点距过小,测量误差较大,故应舍去,找一个适当的点当作计时起点,故B错误,C正确;选取计数点,可增加测量距离,减小测量过程所产生的误差,两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1
s,故D错误。
5、AC
解析：在释放小车前,小车应尽量靠近打点计时器,以能在纸带上打出更多的点,有利于实验数据的处理和误差的减小,故A正确;打点计时器应放在长木板有滑轮的另一端,故B错误;实验中为了在纸带上打出更多的点,为了打点的稳定,具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车,故C正确;电火花计时器应使用220
V的交流电源,故D错误。
6、ACD
解析：把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位,这样可以增加测量点间的距离,减小测量过程所产生的误差,故A正确。小车的加速度过小,则物体运动间距太密集,测量误差较大,故B错误。纸带上密集的点,点间间距过小,测量误差较大,应舍去而只利用点迹清晰、点间间隔适当的那部分进行测量、计算,故C正确。选用各处平整程度相同的长木板做实验,这样受力均匀,加速度变化小,实验误差小,故D正确。
7、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。
8、AD
解析：打点计时器是每隔0.02s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公式,故B错误。加速度的求解需要运用公式或利用图像求斜率,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。
9、ACD
解析：实验中应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点,通常每隔4个轨迹点选1个计数点,这样计数点间的距离大些,测量时相对误差较小;所以A选项是正确的.小车的加速度应适当大一些,在纸带上计数点间的距离大,测量的相对误差较小,故B错误.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰,点间隔适当的那一部分进行测量,这样测量的相对误差减小,所以C选项是正确的.选用各处平整程度,光滑程度相同的长木板做实验,这样可以保证物体做的是匀变速直线运动,所以D选项是正确的.所以ACD选项是正确的
10、BC
解析：打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端,A错误;小车开始时靠近打点计时器是为了使小车的运动距离较大,B正确;若先释放小车后接通电源只能在纸带的后面部分打点,C正确;钩码个数太少,打点密集,钩码个数太多,打点太少,都会带来实验误差,D错误。
二、非选择题
11、解析：实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行,一般本着先安装器材、再进行实验、最后实验完毕整理器材的步骤进行的,其中应先接通电源,后拉动纸带。因此安装器材的步骤有A、D,实验的步骤有B、E,最后还要多次实验,所以最后的步骤是C。故合理的实验顺序是ADBEC。
答案:ADBEC
12、答案：(1)4.40
(2)0.88　1.47
(3)3.93
解析：(1)由题图可知d=8.40
cm-4.00
cm=4.40
cm。
(2)通过两光电门的速度v1==0.88
m/s,v2==1.47
m/s。
(3)滑块的加速度a==
m/s2=3.93
m/s2。
13、解析：(1)纸带的长度之比等于中间时刻速度之比。分别取a、b、c、d、e五段的上方中点,并连线,得到的即为v-t图象,如图所示,y轴相当于v轴。
(2)t=0.15
s是BC时间段的中间时刻,要求t=0.15
s时的瞬时速度,只需要测b纸带的长度sb,然后用=即可求得t=0.15
s时的速度。
(3)a、e段各自中间时刻的速度分别为va==
m/s=0.2
m/s,为0.05
s时的瞬时速度,ve==
m/s=1
m/s,为0.45
s时的瞬时速度,根据a=得a=
m/s2=2.0
m/s2。
答案:(1)图见解析　y
(2)b
(3)2.0
14、解析：毫米刻度尺测量结果应准确到1
mm并估读到0.1
mm,所以不符合正确读数要求的是5.4。B点对应的小车速度vB==0.17
m/s,根据逐差法可得小车运动的加速度:a==0.21
m/s2。
答案:5.4　0.17　0.21
15、解析：(1)木块运动中受到摩擦阻力做减速运动，所以相等的时间内位移逐渐减小，故木块与纸带的右端固定．
(2)因为7.20
cm－6.81
cm＝0.39
cm、6.81
cm－6.43
cm＝0.38
cm、6.43
cm－6.04
cm＝0.39
cm，相等的时间内的位移差近似相等，所以在误差范围内，可以认为木块做匀减速运动．
(3)电源的频率为50
Hz，打点周期则为0.02
s，则相邻计数点间的时间为0.04
s，所以加速度的大小为
a＝＝
m/s2≈2.4
m/s2.
答案：(1)右
(2)匀减速
(3)2.4
16、解析：如题图所示,x1+x2=0.06
m,而v2=
m/s=0.06
m/s,故T=0.5
s,
则v3==
m/s=0.12
m/s
又x4+x5=0.24
m,则v5==
m/s=0.24
m/s。其v-t图象如图所示。
答案:0.12　0.24　图见解析