2.1匀变速直线运动的研究 达标作业（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
达标作业（解析版）
1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选取0、1、2、3、4、5等6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着最小分度为mm的刻度尺,计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为=_____m/s,小车的加速度是a=_____m/s2．（保留2位有效数字）
2．在“研究匀变速直线运动”的实验中打出的纸带如图所示，每两计数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50Hz。
根据纸带可求出打“3”计数点时物体的速度大小为v=________m/s，物体的加速度为________m/s2（结果都保留三位有效数字）。
3．（1）电磁打点计时器是一种精密的计时仪器，使用4~6V的低压________电源．若使用的电源的频率为50Hz，则打相邻两点的时间间隔是_____s．
（2）如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点之间有四个打出的点未画出．其中s1=5.12cm，s2=5.74cm，s3=6.36cm，s4=6.98cm，s5=7.60cm，s6=8.22cm．则打D点处的瞬时速度的大小为___________
m/s，纸带的加速度的大小是____________
m/s2．（所有计算结果保留到小数点后两位）
4．如图所示，是在《探究小车速度随时间变化的规律》中打出的一条纸带，其中1、2、3、4是按打点的先后顺序依次选定的计数点，相邻两计数点的时间间隔为0.02s，由图中数据可判断小车做_________运动，打计数点2时，小车运动速度的大小为_________m/s。
5．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，已提供电火花计时器、纸带，一端附有滑轮的长木块，小车，细绳、钩码等，还需要用到下列器材中的______；（填写对应的字母）
6．（1）甲同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度．
①电火花打点计时器是一种使用__________的计时仪器，本实验还需要的测量工具有______.（填入正确选项前的字母）
A．天平
B．秒表
C．毫米刻度尺
D．交流电源
F．直流电源
②使用打点计时器时，接通电源与让纸带随小车开始运动这两个操作过程的操作顺序，应该是（______________）
A．先接通电源，后释放纸带???????
B．先释放纸带，后接通电源
C．释放纸带的同时接通电源???????
D．哪个先，哪个后都可以
③某同学利用如图所示的装置研究匀变速直线运动时，记录了下列实验步骤．合理的操作顺序是______________（填写步骤前面的字母）
A．把一条细绳拴在小车上，使细绳绕过滑轮，下边挂上合适的钩码．把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面．
B．把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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．
C．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，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行小点，随后立即关闭电源．
D．换上新纸带，重复操作三次．
④该同学在研究匀变速直线运动的实验中，用打点计时器打出了一条纸带O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，OD间的距离为_________cm
（2）乙同学在“测定匀变速直线运动的加速度”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，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s.
①试根据纸带上各个计数点间的距离，算出打下D点时小车的瞬时速度，并将D点速度值填入下表.（保留2位有效数字）
时刻（s）
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
速度
vB
vC
vD
vE
vF
数值（m/s）
0.40
0.48
____
0.64
0.72
②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.__________
③根据第（2）问中画出的v-t图线，求出小车运动的加速度为__________m/s2（保留2位有效数字）
④根据图像可以求出0时刻的初速度vA=
___________
m/s
7．在测定匀变速直线运动的加速度实验中：
（1）在实验过程中，使用电磁打点计时器时，应___________（请选择“先释放纸带，再接通电源”、“先接通电源，再释放纸带”）
（2）在下列给出的器材中，选出实验不需要的器材填在下方的横线上。
①电磁打点计时器；②天平；③低压交流电源；④低压直流电源；
⑤细线和纸带；⑥钩码和小车；⑦秒表；⑧一端有定滑轮的长板；⑨刻度尺。
选出不需要的器材有___________。（填选项序号即可）
（3）下图为接在周期为T=0.02s低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出。由图中的数据可求得：
①该物体的加速度为___________m/s2.（保留两位有效数字）
②第3个记数点与第2个记数点的距离约为___________cm。（保留三位有效数字）
③打第2个记数点时该物体的速度约为___________m/s。（保留两位有效数字）
8．在用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了一条纸带。已知计时器打点的时间间隔为0.02s，他按打点先后顺序每5个点取1个计数点，图中纸带的间距为：
s1=1.80cm、s2=2.00cm、s3=2.20cm、s4=2.40cm、s5=2.60cm、s6=2.80cm。
(1)电火花打点计时器接______电（填“直流”，“交流”），电压______V。
(2)由此可见，纸带做______运动（选填“匀加速”或“匀减速”或“匀速”），
(3)打计数点E时小车的速度______m/s，小车的加速度为______m/s2（结果保留两位有效数字）。
9．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”）。
10．在研究小车速度随时间变化关系的实验中，让小车在橡皮筋的作用下从静止弹出，打点计时器在与小车连接的纸带上打出一系列的点。从纸带上的A点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图所示。已知打点计时器电源的频率为50Hz，通过分析纸带数据可判断：
（1）小车速度的变化情况是________，小车运动的最大速度在________两个相邻的计数点之间（填表示计数点的字母）。
（2）小车做匀变速运动时（从J至F）的加速度的数值是a=________m/s2.（保留三位有效数字）
11．电磁打点计时器是中学研究物体运动时常用的实验器材，某同学用采用如图1所示的装置，图中长木板水平固定．得到如图2为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=1.21cm，x2=2.32cm，x5=5.68cm，x6=6.81cm．已知（交流电频率为f=50Hz，）
（1）利用所给数据测得打计数点“5”时木块的瞬时速度大小为_____m/s，木块加速度大小a=_____m/s2（结果要求均保留三位有效数字）．
（2）如果当时交变电流的频率是f＝60Hz，而计算时仍按f＝50Hz，那么加速度的测量值_____（选填：偏大、偏小、相等）
12．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，在纸带上确定出、、、、、、共七个计数点，其相邻点间的距离如图甲所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下、、、、五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下式（要求保留三位有效数字）。0.400，0.479，__________，__________，0.721。
(2)将、、、、各个时刻的瞬时速度标在如图乙所示的坐标上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图像。（________）
(3)根据第2问中画出的图像，求出小车运动的加速度为__________。（保留三位有效数字）
参考答案
1．0.21
0.60
【详解】
[1]由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离分别是d1=1.20cm，d2=5.40cm，d3=12.00cm．相邻两计数点之间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔为T=0.1s，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，则有：
代入数据得：m/s；
[2]从图中可以读出x13、x35间的距离，它们的时间间隔T=0.2s，根据匀变速直线运动的推论公式：
△x=aT2
则有：
代入数据解得：m/s2。
2．0.611
2.00
【详解】
[1][2]由题知，相邻计数点间的时间间隔为：
T=5×0.02s=0.1s
由匀变速直线运动规律有：
m/s=0.611m/s
逐差法求加速度有：
代入数据可得：a=2.00m/s2
3．交流
0.02
0.73
0.62
【解析】
【详解】
（1）[1]电磁打点计时器是一种精密的计时仪器，使用4~6V的低压交流电源．
[2]若使用的电源的频率为50Hz，则打相邻两点的时间间隔是0.02s
（2）[3]由题意知：纸带上两相邻计数点之间有四个打出的点未画出，所以相邻两个计数点之间的时间间隔为：T=0.1s，中点时刻的速度等于平均速度：
[4]由公式
得：
4．匀减速
0.78
【详解】
[1]
根据纸带可知，相邻两个计数点之间的时间间隔0.02s，依据相等的时间内，位移之差
均相等，说明小车做匀减速直线运动
[2]
根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度
5．B
【详解】
[1]A．质量不需要测量，只需要小车的质量远大于钩码的质量即可，A错误；
B．处理纸带时需要用刻度尺，B正确；
C．本实验不需要测量力，
C错误；
D．对于时间，可通过打点计时器来确定，D错误。
故选B。
6．D
C
A
BACD
1.20(1.18~1.20均正确)
0.56
0.84(0.80~0.86均正确)
0.30(0.30~0.34均正确)
【分析】
熟悉利用纸带测量匀变速直线运动的加速度和速度的实验原理；匀变速直线运动中某段时间内中间时刻速度与平均速度大小相等；v-t图像的斜率大小为加速度大小．
【详解】
(1)
①[1]电火花打点计时器需要用交流电源，故选D；
[2]打出的纸带需要用毫米刻度尺测量点与点之间的距离，即物体直线运动的位移，故选C；
②[3]为了有效利用纸带和保持打点的稳定，需要先接通电源后释放纸带，故选A；
③[4]先组装器材，后连接电路，然后将小车与纸带和钩码进行连接开始做实验，最后重复几次减小误差，故合理的顺序应该是：BACD；
④[5]从图中读出刻度尺OD的距离为1.20cm(1.18~1.20均正确)；
(2)①[6]D点的速度为CE段的中间时刻速度：
②[7]在图中先描点，后用直线连接，尽量使直线左右两侧的点数目相等：
③[8]根据图像可知：
(0.80~0.86均正确)
④[9]从图像中看出0时刻物块的初速度为0.30m/s(0.30~0.34均正确)．
【点睛】
本题考查了测量匀变速直线运动加速度的基本实验步骤、原理和数据处理，题目较为基础．
7．先接通电源，再释放纸带
②④⑦
0.74
4.36.
0.40
【详解】
（1）[1]
电磁打点计时器使用低压交流电源；使用打点计时器时，应先接通电源，再拉动纸带。
（2）[2]
在本实验中不需要测量小车或砝码的质量因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交流电源，因此低压直流电源本实验中不需要，同时打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要秒表。
故选②④⑦。
（3）[3]
设1、2间的位移为x1，2、3间的位移为x2，3、4间的位移为x3，4、5间的位移为x4；两个点之间的时间间隔
根据
解得
[4]根据
解得
[5]
第2个记数点时该物体的速度
8．交流
220
匀加速
0.25
0.20
【详解】
（1）[1]
电火花打点计时器接交流电源。
[2]
电火花打点计时器接交流电源，电压是220V。
（2）[3]
纸带上相邻计数点的距离在增大，而且相邻计数点的距离之差
是一个定值，所以纸带做匀加速运动。
（3）[4]
两个相邻的计数点的时间间隔
打计数点E时小车的速度
[5]
小车的加速度
9．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。
10．先增大后减小
EF
3.00
【详解】
（1）[1][2]由纸带间距先增大后减小可知，小车速度先增大后减小；间距最大的点之间出现小车的最大速度，故应该是EF之间。
（2）[3]由题知，从纸带上的A点开始，每5个点取1个计数点，则每两个相邻计数点的时间间隔为
ss
A到F受橡皮筋作用小车做变加速速运动，F到J小车做匀变速运动，根据逐差法有
则加速度为
代入数据可得a=3.00m/s2
11．0.625
1.12
偏小
【详解】
（1）[1]相邻两计数点间还有4个打点未画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为T=0.1s，根据平均速度等于中时刻的瞬时速度，则打计数点“5”时木块的瞬时速度大小为：
代入数据解得：m/s；
[2]根据逐差法：
则有：
代入数据解得：m/s；
（2）[3]如果在某次实验中，交流电的频率60Hz，f＞50Hz，那么实际打点周期变小，根据
可知真实位移差偏小，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小。
12．0.560
0.640
0.780-0.820之间均可
【详解】
（1）[1]
点的速度
[2]
点的速度
（3）[3]
瞬时速度随时间变化的关系图像如图所示
（4）[4]
小车运动的加速度为