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．在“用打点计时器测速度”实验中
（1）如图1所示的打点计时器是_________（填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”）工作时使用________（填“交流220V”或“交流6V”）电源；
（2）如图2所示的纸带中________（填“AC”、“AD”或“AE”）两点间的平均速度最接近B点的瞬时速度；
（3）当打点计时器的电源频率低于50Hz时，如果仍按50Hz来计算，则测得的速度将比真实值________（填“偏大”或“偏小”）。
2．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器。当电源的频率是50
Hz时，它每隔0.02
s打一次点。如图所示为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选定的计数点，相邻两个计数点的时间间隔为________s，根据图中标出的数据，可以得到实验物体运动的速度v2的大小为________m/s。
3．在学生实验“用打点计时器测速度”和“探究小车速度随时间变化的规律”中，都使用了电火花计时器，并打出纸带进行有关数据处理，已知所用交流电的频率是50Hz。
(1)关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是_____（可能有一个或多个正确选项）；
A．实验中需用秒表记下运动的时间
B．开始释放小车时，应使小车靠近电火花计时器
C．先接通电火花计时器电源，然后放开小车
(2)有一次实验中某小组得到如图甲所示的纸带，并按照打点时间先后，依次选定了OABCDEF七个计数点（每两个计数点之间还有四个点没有画出），经过测量后计算得到相邻计数点间的距离。请根据实验数据，判断这个纸带做的是______（填“加速”、“匀速”或“减速”）。电火花计时器打下相邻两点的时间间隔是______s。根据纸带上可以计算得到加速度大小为______（结果保留两位小数）；
(3)在“研究匀变速直线运动”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，最合理的方法是_____________。
A．根据任意两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，量出其倾角，由公式求出加速度
C．根据实验数据画出v-t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式算出加速度
D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
4．在《匀变速直线运动的加速度测定》的实验中，利用打点计时器在小车拖动的纸带上留下了一系列的点迹，如图所示。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，每隔4个点作为一个计数点分别是图中的A、B、C、D、E点，则打点计时器打C点时小车的速度为___
m/s，该小车做匀变速直线运动的加速度为____
m/s2。
5．利用如图所示的实验装置研究小车速度随时间变化规律
(1)电磁打点计时器所接的电源为电压为8V、频率为50Hz的________（填：“直流”或“交流”）电；
(2)有关该实验操作和实验条件的说法中，正确的是_______。
A．细线必须与长木板平行
B．先释放小车再接通电源
C．小车应从距离打点计时器较近的地方释放
D．纸带应放在复写纸的上面
(3)某同学在一次实验中，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O、A、B、C、D、E、F共7个计数点，其相邻计数点间还有4个点未画出。纸带上方的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的电源频率为50Hz。则小车在B点的瞬时速度为_________m/s小车的加速度为________m/s2。（计算结果均保留三位有效数字）
(4)纸带的___________端（选填“左”或“右”）与小车相连。
(5)对于减小实验误差来说，采取下列方法中不正确的有___________。
A．选取记数点，把每打五个点的时间间隔（T=0.1s）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．让打点计时器两限位孔的连线方向与小车运动方向平行
(6)若计数点F后面还有相邻计数点G，请你依据本实验原理断FG之间的距离大约是________cm。
6．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）。
7．（1）在利用电磁打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”实验中：
下列器材中不需要的是______（用数字序号表示）。
①交流电源（工作电压8V以下）②电磁打点计时器③停表④小车⑤附滑轮的长木板⑥纸带⑦天平⑧毫米刻度尺
（2）在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，所得纸带如图所示，在纸带上便于测量的地方选取了A、B、C、D、E五个计数点，相邻计数点间还有4个计时点未标出，打点计时器打点周期为0.02s。测得AB长为6.02cm，BC长为8.58cm，CD长11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为______m/s；小车运动的加速度大小为______m/s2（均保留3位有效数字）。若当时电网中交流电的频率偏低，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______（填“大”或“小”）。
8．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）
9．（1）某同学为了测定气垫导轨上滑块的加速度，他在滑块上安装了宽度为2cm的遮光板。然后他利用气垫导轨和数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门所用的时间为=0.02s，通过第二个光电门的时间=0.01s，遮光板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=2.0s。根据实验得到的数据，滑块的加速度大小为______。
（2）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，每两计数点之间还有四个点没有画出来，图中的数字为相邻两点间的距离（单位cm），打点计时器的电源频率为50Hz。
①打点计时器是一种使用______（填“交流”或“直流”）电源的______仪器。
②相邻两个计数点间的时间为______s。
③打计数点4时纸带的速度=______m/s（保留三位有效数字）。
10．(1)小明同学设计了用恒定作用力下的小车运动来探究匀变速直线运动规律的实验，他把纸带的一端固定在小车上，另一端纸带穿过打点计时器，接通交流电源后释放纸带，小车便拉着纸带运动，纸带上被打出一系列点，其中有一段如图所示，其中A点到B点、C点、D点、E点的距离分别是：24.00mm，52.00mm，84.00mm，120.00mm，问纸带的哪端与小车相连？______。（填“左端”或“右端”）
(2)使打点计时器正常工作的交流电源的频率为50Hz，如果在测定匀变速直线运动的加速度时，实验者若不知道工作电压的频率变为大于50Hz，这样计算出的加速度值与真实值相比是______（填“偏大”、“偏小”、或“不变”）。
(3)A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间时间间隔为0.1s，则vB=______m/s，a=______m/s2。（结果保留两位有效数字）
参考答案
1．电磁打点计时器
交流6V
AC
偏大
【详解】
（1）[1][2]图1是电磁打点计时器，电源采用的是交流6V；
（2）[3]利用匀变速直线运动中的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，那么打下B点时小车的瞬时速度等于AC段的平均速度；
（3）[4]如果在某次实验中，交流电的频率低于50Hz，那么实际打点周期变大，用来计算的时间偏小，根据运动学公式得知测量的加速度值就会偏大。
2．0.1
1.230
【详解】
[1]因为每相邻两计数点间还有4个打点，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s；
[2]根据匀变速直线运动推论：物体在某段时间中点的瞬时速度等于该段时间的平均速度，即
故有
3．BC
加速
0.02
2.00
C
【详解】
（1）[1]A．打点计时器本身是打点计时的仪器，不需要再使用秒表，A错误；
B．开始释放小车时，应使小车靠近电火花计时器，这样可以充分利用纸带，B正确；
C．在使用时应先接通电火花计时器电源，然后放开小车，这样可以打点稳定，C正确。
故选BC。
（2）[2]由图可知，打点计时器使用交变电流，当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点，相同的时间间隔内相临位移越来越大，故物体做加速运动。
[3]
打点计时器使用交变电流，当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点。
[4]
中间有四个点没有画出，故时间间隔为
由图可知，相邻相等的时间内位移分别为：；
；
；
；
；
；根据
可得
（3）[5]ACD．在处理实验数据时，如果只使用其中两个数据，由于偶然误差的存在可能会造成最后误差较大；所以我们可以根据实验数据画出v-t图像，考虑到误差，不可能是所有点都整齐的排成一条直线，连线时，应该尽量使那些不能画在线上的点均匀地分布在线的两侧，这样图线上会舍弃误差较大的点，由图像上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式
算出加速度，这样误差最小，AD错误C正确；
B．根据实验数据画出v-t图像，当纵坐标取不同的标度时，图像的倾角就会不同，所以量出其倾角，用公式
算出的数值并不是加速度，B错误。
故选C。
4．0.18
0.40
【详解】
[1]相邻两个计数点的时间间隔
C点时小车的速度
。
[2]根据
小车做匀变速直线运动的加速度
。
5．交流
AC
左
ACD
17.4cm
【详解】
（1）[1]
电磁打点计时器所接的电源是交流电源。
(2)[2]A．细线必须与长木板平行，A正确；
B．先接通电源再释放小车，B错误；
C．小车应从距离打点计时器靠近的地方释放，这样充分利用纸带，C正确；
D．纸带应放在复写纸的下面，D错误。
故选AC。
(3)[3]两个计数点的时间间隔为
小车在B点的瞬时速度
[4]
根据相等的时间内相邻的位移差是定值，根据
小车的加速度
(4)[5]纸带的左端的点比较密集，左端与小车相连。
(5)[6]
A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位，则实际间隔为0.1s，计算结果为整数，有利于减小误差，A正确；
B．小车运动的加速度大小与误差大小无关，B错误；
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，便于减小测量误差，C正确；
D．让打点计时器两限位孔的连线方向与小车运动方向平行，减小摩擦，D正确。
故选ACD。
(6)[7]
根据相等的时间内相邻的位移差是定值
解得
6．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
7．③⑦
0.987
2.57
大
【详解】
（1）[1]
根据“探究小车速度随时间变化的规律”的实验原理和操作步骤分析，打点计时器是一种计时仪器，故不需要停表；同时不需要测量小车的质量，故不需要天平。
故选③⑦。
（2）[2]
相邻计数点间的时间间隔为
C点时小车的瞬时速度大小
[3]
小车运动的加速度大小
[4]
打点周期与交流电的周期相同
当时电网中交流电的频率偏低，则实际周期变大，而进行计算时，仍然用0.02s，因此测出的加速度数值将比真实数值偏大。
8．0.560
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
9．
交流
计时
【详解】
（1）[1]遮光板经过第一个光电门的瞬时速度为
遮光板经过第二个光电门的瞬时速度为
滑块的加速度大小
（2）[2][3]打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器。
[4]
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
[5]
打计数点4时纸带的速度
10．左端
偏小
0.26
0.40
【详解】
（1）[1]
小车拉着纸带在相等时间内的位移越来越大，可知纸带的左端与小车相连。
（2）[2]
工作电压的频率变为大于50Hz，打点周期小于0.02s，连续相等时间内的位移之差减小，而实验者不知道，仍按原来的周期计算加速度，由
知计算出的加速度值与真实值相比偏小
。
（3）[3]B点的速度
[4]
加速度