2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 同步练习 （Word版含答案）

实验：探究小车速度随时间变化的规律
一、单选题
1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列实验操作中，错误的是（　　）
A．打点计时器应使用交流电源
B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电源
C．实验开始时，先释放小车，再接通打点计时器电源
D．打点结束后，先断开电源，再取下纸带
2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各点的瞬时速度，描点作图后，关于加速度的计算，下列说法正确的是（　　）
A．根据任意两个计数点的速度，用公式算出加速度
B．根据实验数据画出v-t图像，量出图线的倾角θ，由公式算出加速度
C．根据实验数据画出v-t图像，选取图线上相距较远的两个点，用公式算出加速度
D．依次选择2个计数点速度计算出多个加速度，然后算出这些加速度的平均值
3．某人用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验，利用打出的一条纸带画出了小车速度随时间变化的图象，如图所示下列说法正确的是　　
A．当电源频率为50Hz时，打点计时器每隔秒打一个点
B．小车做匀速直线运动
C．小车在秒时的速度大小是
D．小车的加速度大小为
4．用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4.0mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.040s则滑块经过光电门位置时的速度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
5．在“研究匀变速直线运动”实验中，某实验小组实施了以下实验步骤，其中有错误的步骤是(　　)
A．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路
B．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面
C．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复两次
D．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起始点，并把每打五个点的时间作为时间单位.在选好的起始点下面记作0，第六个点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两计数点间的距离，根据公式求出a
6．一个弹性小球由静止从一定高度落至地面被反弹回原来的位置，若取竖直向下为正方向，下面v—t图象能描述该过程中小球速度随时间变化的是
（
）
A．
B．
C．
D．
7．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是（
）
A．选取计数点，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
8．如图所示，这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹，已知打点计时器所接电源的周期为，要计算打点计时器打点时纸带的瞬时速度，下列做法中误差最小的是（　　）
A．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
B．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
C．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
D．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
9．运动小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为18
cm，则（　　）
A．小车运动的平均速度为0.03
m/s
B．小车运动的平均速度为1.5
m/s
C．小车运动的平均速度为1.8
m/s
D．小车运动的平均速度为180
m/s
10．在实验中，利用纸带上的数据得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示。在直角坐标系上一共描出了10个点。
下列思考有道理的是（　　）
①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v-t图线不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线
②这10个点中有6个点虽然不在一条直线上，但它们在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远
③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上（A、D、G、I），有6个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律
④与直线偏差较小的点（C、E、H、J）可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点（B、F）则可能是实验中出现错误造成的
A．①③
B．②④
C．①②
D．③④
二、多选题
11．一小球在水平桌面上做减速直线运动，用照相机对着小球每隔0.1s拍照一次，得到幅频闪照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示，已知照片与实物的比例为1：10，则（　　）
A．图中对应的小球在通过8cm距离内的平均速度是2m/s
B．图中对应的小球在通过8cm距离内的平均速度是1.6m/s
C．图中对应的小球通过6cm处的瞬时速度是2.5m/s
D．图中对应的小球通过6cm处的瞬时速度是2m/s
12．(多选)“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲、乙两个图象为甲、乙两位同学从实验中得到数据后画出的小车运动的v－t图象．下列说法正确的是(　　)
A．甲的实验误差比乙的实验误差小
B．甲的实验误差比乙的实验误差大
C．甲在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
D．乙在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
13．如图甲、乙所示，为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知（
）
A．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大
B．在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小
C．纸带甲的加速度比乙的大
D．纸带甲的加速度比乙的小
三、实验题
14．某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。
（1）电磁打点计时器是一种使用________（选填“交流”或“直流”）电源的计时仪器，它的工作电压是，当电源的频率为时，它每隔________s打一次点。
（2）某同学实验中获得一条纸带，如图所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为，则打A点时小车运动的速度大小________，小车运动的加速度大小________。（结果要求保留两位有效数字）
（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”）
15．“利用电火花计时器研究小车速度随时间变化的规律”的实验中。
（1）下述器材中不需要的是______（用代号表示）。
①220
V交流电源；②电火花计时器；③秒表；④小车；⑤带滑轮的长铝板；⑥纸带；⑦天平；⑧刻度尺
（2）如图所示是某同学实验时得到的一条纸带（实验中交流电源的频率为50
Hz），依照打点的先后顺序取计数点1、2、3、4、5、6、7，相邻两计数点间还有4个点未画出，测得x1＝1.42
cm，x2＝1.91cm，x3＝2.40cm，x4＝2.91cm，x5＝3.43cm，x6＝3.92cm。
①打计数点2时纸带的速度大小v2＝______m/s（保留2位有效数字）；
②如果当时电网中交流电的频率f＝49Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起加速度的测量值比实际值偏______（选填“大”或“小”）。
四、解答题
16．如图所示是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中相邻小球影像间的时间间隔是0.1s，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以通过刻度尺读出。
（1）试作出小球滚下过程的图像；
（2）求出小球滚下过程的加速度大小。
参考答案
1．C
解：A．打点计时器应使用交流电源，A正确；
B．将打点计时器固定在长木板无滑轮一端，并接好电源，B正确；
C．实验开始时，先接通打点计时器电源，在释放小车，C错误；
D．打点结束后，先断开电源，再取下纸带，D正确。
故选C。
2．C
解：AC．实验中有偶然误差，通过图像法处理数据可以减小偶然误差，选择图线上较远的两个点进行计算可以减小误差，选项A错误，C正确；
D．依次选择2个计数点速度计算出多个加速度再求平均值，列式后发现多个数据在运算中被抵消，只有初末数据被利用，选项D错误；
B．图线倾角的大小与坐标轴的标度、单位有关，速度-时间图像中图线的倾角的正切值很多时候不具有实际意义，选项B错误。
故选C。
3．C
解：由于电源频率为时，打点计时器每隔秒打一个点，故A错误；据图象知，小车做匀加速直线运动，在时的速度大小是，直线的斜率为，故BD错误，C正确．
4．A
解：由速度定义可知滑块经过光电门时的速度大小为
故选A。
5．C
解：A.
把附有滑轮的长木板放在实验桌上，由于小车通过细绳连接重物且跨过定滑轮，所以要使滑轮伸出桌面，为了更好的利用纸带的长度，所以把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，故A项与题意不相符；
B.
再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，为了使得小车的速度不会太快，所以下边挂上合适的钩码且每次必须由静止释放小车，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面，故B项与题意不相符；
C.
把小车停在靠近打点计时器处，接通交流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复两次，故C项与题意相符；
D.为了减小测量误差，应去掉开头比较密集的点和每5个点取一计数点，故D项与题意不相符．
6．A
解：小球由静止从一定高度落至地面做匀加速直线运动，反弹回原来的位置，速度为负，做匀减速直线运动。
A.A项图与上述分析结论相符，故A正确；
B.B项图与上述分析结论不相符，故B错误；
C.C项图与上述分析结论不相符，故C错误；
D.D项图与上述分析结论不相符，故D错误。
7．B
解：A．该方法选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，A正确，不符合题意；
B．在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的加速度略大一些较好，B错误，符合题意；
C．为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点是必要的，C正确，不符合题意；
D．如果实验中所用长木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差的增大，因此在实验前对所用长木板进行挑选、检查是必要的，D正确，不符合题意。
故选B。
8．B
解：AB．平均速度
当
无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度，所以时间越短，位移越小，平均速度越接近瞬时速度，误差越小，A错误B正确；
CD．平均速度
当
无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度，
但是当
无限趋近于零时，不是接近E点的位置，而是远离，所以误差越来越大，CD错误。
故选B。
9．C
解：从第1个点到第6个点间的时间为t=5×0.02
s＝0.1
s，则平均速度
所以C正确；
故选C。
10．B
解：①②③由于实验存在误差或错误，所以这10个点中有8个点不可能完全在一条直线上，但紧挨在一条直线附近，只有F和B两个点离这条直线远，用倾斜直线进行连接，这条直线通过大部分的点，不在直线上的点两侧分布均匀，此条直线可表示小车运动的规律，①③错误②正确。
④在直线通过大多数的点，与直线偏差较小的点（C、E、H、J）可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点（B、F）则可能是实验中出现错误造成的，④正确。
故选B。
11．AD
解：AB．照相机每隔拍照一次，所以图中对应的小球通过距离所用的时间，照片与实物的比例为1：10，所以图中8cm对应的实际距离为，则图中小球在通过8cm距离内的平均速度
A项正确，B项错误；
CD．图中对应小球做匀减速直线运动，其通过6cm位置处的瞬时速度可用图中小球通过这一段距离的平均速度表示，所以小球通过6cm位置处的瞬时速度
C项错误，D项正确。
故选AD。
12．BC
解：从图象中可以看出乙图上点几乎都在一条直线上，而甲图中有一些点偏离了直线，所以甲的实验误差比乙的实验误差大，A错误B正确；甲图中t=0时速度为零，乙图中t=0时速度不为零，所以乙同学在实验中处理纸带时舍掉了开头一些密集的点迹，C正确D错误．
13．BD
解：A、B、在打下计数点“0”至“5”的过程中，从图中可以发现纸带甲的位移比乙的小，时间一样，因此甲的平均速度比乙小，故A错误，B正确；
C、D、在打下计数点“0”至“5”的过程中，从图中可以发现纸带甲的相邻的时间间隔位移之差比乙的小，所以纸带甲的加速度比乙的小，故C错误，D正确．
故选BD．
14．交流
0.02
0.34
0.39
大
解：（1）[1]
电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时仪器。
[2]
当电源的频率为时，由周期与频率的关系，则它每隔0.02s打一次点。
（2）[3]因纸带上两相邻计数点间有四个点未画出，所以打相邻两计数点的时间间隔是0.1s，由匀变速直线运动中，中间时刻的速度等于平均速度，则有
[4]
由?x=aT2，可得小车运动的加速度大小
（3）[5]
如果当时电网中交变电流的频率是，则打点周期变大，即打相邻两计数点的时间变大，小车的真实位移变大，计算时仍按原时间，则有由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏大。
15．③⑦
大
解：（1）[1]
电火花打点计时器使用220V的交流电源，可以直接记录时间，不需要秒表，在该实验中，不需要测量质量，所以不需要天平．可知不需要的器材为：③⑦
（2）[2]相邻两个计数点的时间间隔为
计数点2时纸带的速度
[3]
如果当时电网中交流电的频率是f=49Hz，则实际的周期大于0.02s，而测量周期为0.02s，则测量的周期偏小，根据
加速度的测量值偏大
16．（1）图见解析（2）
解：（1）由图可知，小球在连续相等的时间间隔内经过的位移
分别为：
，，，，
由平均速度公式：
可得各点瞬时速度：
图像如图所示
（2）在图像上取相距较远的两点，，，，，则
故小球的加速度大小为。