2.1匀变速直线运动的研究 课时作业（Word版含解析）

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
课时作业（解析版）
1．某同学“研究匀变速直线运动规律”，安装好装置后进行实验，得到了如图所示的纸带。
(1)该同学实验过程中纸带的_________（填“左”或“右”）端与小车相连；
(2)关于接通电源和放手让小车运动的先后顺序，下列操作中正确的是_________；
A．先接通电源后放手
B．接通电源和放手应同时进行
C．先放手后接通电源
D．接通电源和放手的先后顺序对实验没影响
(3)该实验所用交流电频率为50Hz，图中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，测得、、、、、。则该物体运动的加速度大小____m/s2，打下点时，物体的速度大小____m/s。（结果均保留两位有效数字）
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，在纸带上确定了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻两点间的距离如图所示，每两个相邻计数点之间的时间间隔为0.10s。
试根据以上数据计算出小车的加速度大小为
m/s2（结果保留两位有效数字），打下A点时的瞬时速度大小为
m/s（结果保留两位有效数字）
3．如图所示是研究物体做匀变速直线运动规律时得到的一条纸带，（实验中打点计时器所
接低压交流电源的频率为
50Hz）相邻两计数点间有
4个计时点未画出，依照打点的先
后顺序依次编号为
1、2、3、4、5、6、7
都为记数点．测得：s1=1.40cm，s
2=1.91cm，
s
3=2.38cm，s
4=2.92cm，s
5=3.41cm，s6=3.89cm．（计算结果均保留三位有效数字）
（1）实验过程中应___________。
A.先接通电源再释放纸带
B.先释放纸带再接通电源
（2）相邻两计数点间的时间间隔为
T=________s；
（3）利用逐差法求物体的加速度大小
a=_______m/s2；
（4）打点计时器打记数点
6
时，物体的速度大小为
v6=_______m/s．
4．如图所示为某次记录小车运动情况的纸带，电火花打点计时器依次在纸带上打出图中A、B、C、D、E相邻的计数点，已知相邻的计数点的时间间隔为0.1s。根据纸带上所给出的数据，可以判断该小车做______运动；在打C点时小车的速度大小vC=______m/s，小车的运动加速度大小a＝______m/s2。
5．某同学在利用图甲装置探究小车速度随时间变化的规律时，对打出的一条纸带进行研究（如图乙），从0点开始每5个打点取一个计数点（电源频率为50赫兹），计数点分别为1、2、3、4、5，该同学已求出部分计数点对应的速度，其数值见下表。
计数点
1
2
3
4
5
速度/（m·s-1）
0.10
0.16
0.25
0.30
(1)若该同学测得：x2=1.24cm，x3=1.76cm，请帮助他求出计数点2的速度为___________m/s（结果保留两位有效数字）。
(2)根据以上数据在所给的坐标纸中作出小车的v-t图线_______（适当标出横、纵坐标刻度）。
(3)根据图像，速度计算结果存在明显错误的计数点为___________，造成该误差为___________（选择“偶然误差”或“系统误差”）。
(4)计数点0对应的速度为___________m/s，加速度为___________m/s2（结果保留两位有效数字）。
6．光电计时器是物理学中常用的一种研究物体运动情况的计时仪器，其结构如图甲所示。a、b分别为光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间，这样就可以将物体通过光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速度。如图乙所示，气垫导轨上安装有A、B两个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度为d的遮光片。现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动，并依次通过光电门A、B，光电计时器记录的时间分别为t1、t2，并测得遮光片从光电门A运动到光电门B所用的时间Δt。
(1)在实验中，为了更准确地测得滑块通过光电门的速度，应选用较______(填“宽”或“窄”)的遮光片；
(2)由题可知，遮光片通过光电门A时的速度表达式v1=______，通过光电门B时的速度表达式v2=______；
(3)滑块在气垫上运动的加速度的表达式a=______（用v1、v2及题干中记录的时间字母表示）。
7．如图所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图中注明了他对各计数点间距离的测量结果。所接电源是频率为50
Hz的交变电源。
(1)为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，并填入下表内。（单位：cm）
x2－x1
x3－x2
x4－x3
x5－x4
x6－x5
1.58
1.57
______
_______
_______
由此可以得出结论：小车的运动是________。
(2)两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝________
s。
(3)小车的加速度的计算式a＝________，加速度a＝________
m/s2（结果保留三位有效数字）。
(4)计算打计数点B时小车的速度vB＝________m/s（结果保留三位有效数字）。
8．在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在50HZ的低压交变电源上．某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，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）从第一个计数点A开始计时，为求出0．15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：
；
（2）若测得a段纸带的长度为2．0cm，e段纸带的长度为10．0cm，则可求出加速度的大小为
m/s2．（保留两位有效数字）
（3）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（作答在答题卡图上）
，并在图中标注t=0．05s的点及其横纵坐标值．
9．在练习使用打点计时器的实验中，请回答以下问题：
(1)如图甲、乙所示分别为电磁打点计时器和电火花打点计时器，两种计时器都是实验中常用的实验器材，关于这两种打点计时器，下列说法正确的是________：
A．甲使用直流电源，乙使用交流电源
B．它们都使用的交流电源
C．它们打点周期都是
D．乙工作时纸带受到的阻力较小，实验误差较小
(2)小兰使用打点计时器打出的一条纸带如图丙所示，为在纸带上所选的计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为，由纸带所示数据可算出：打点计时器打下点时纸带的速度大小为________；纸带运动的加速度大小为______（结果均保留两位有效数字）。
10．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，
(1)下列说法正确的是______
A．使用电磁打点计时器应选用220V的交流电源
B．实验时应该先接通电源打点，后释放纸带运动
C．实验时应该先释放纸带运动，后接通电源打点
D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动速度越小
(2)如图1是实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的3个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个点没有画出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上；
①打点计时器打C点时，小车的速度为________m/s；(结果保留两位有效数字)
②t=0.10s时，打点计时器恰好打B点。请你将①中所得结果标在图2所示坐标系中(其他点已标出)，并做出小车运动的v-t图线；______
③利用图线可知，小车做加速直线运动，其加速度a=______m/s2。(结果保留两位有效数字)
11．在测定匀变速直线运动的加速度的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间,计时器所用电源的频率为50
Hz,如图所示为小车带动的纸带上记录的一些点,在每相邻的两点中间都有四个点未画出。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点,用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示。
(1)小车做什么运动(说明理由)_________________。
(2)若小车做匀变速直线运动,则当打第3个计数点时，小车的速度为_________m/s。
(3)小车的加速度为________
m/s2。
参考答案
1．左
A
0.65
0.73
【详解】
（1）[1]
因为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]ACD．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故BD错误，A正确；
B．接通电源和放手应同时进行，理论上是可以操作，但是实际操作不容易，故B错误。
故选A。
（3）[3]
相邻点间还有4个点未画出，因此相邻计数点之间的时间间隔为，根据
则有
代入数据得
(4)[4]
匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有
2．
，
【分析】
本题考查探究小车速度随时间变化的规律，纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的B点的瞬时速度和加速度；再由速度公式可求得A点的瞬时速度。本题考查纸带的处理问题，在计算中要注意单位的换算。对于纸带的问题，我们要熟悉匀变速直线运动的特点和一些规律，并能准确加以应用。
【详解】
试题分析：小车在B点的瞬时速度等AC的平均速度，故有：
根据得：
则由速度公式可得：
3．A
0.1
0.503
0.365
【详解】
（1）[1]为了提高纸带的利用率，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，这样可以尽量在纸带上多打点，为了提高纸带的利用率，同时为了使打点更稳定，减小误差，要先接通电源，再释放纸带，故A正确，B错误；
（2）[2]相邻计数点间的时间间隔为：
T=0.02×5s=0.1s；
（3）[3]根据匀变速直线运动的推论公式：
△
可以求出加速度的大小，则有：
代入数据解得：
a=0.503m/s2；
（4）[4]
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出计数点6的瞬时速度，则有：
，
代入数据解得：
m/s。
4．匀加速直线
1.00
2.00
【详解】
[1]由纸带提供信息，可得，，，，显然小车在连续相等时间间隔内所通过的位移之差相等，根据匀变速直线运动规律，可判断小车做匀加速直线运动。
[2]根据匀变速直线运动中间时刻速度公式可得
[3]根据匀变速直线运动规律可得小车加速度为
5．
3
偶然误差
【详解】
（1）[1]相邻两个计数点的时间间隔为
计数点2的速度
（2）[2]图像如图所示
（3）[3]
明显错误的计数点为计数点3。
[4]测量点间距时读数有偶然误差。
（4）[5]根据图像，计数点0对应的速度为
[6]
加速度为
6．窄
【详解】
（1）[1]
用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，所以遮光片选择较窄的。
（2）[2]
根据平均速度等于瞬时速度，则有通过光电门A时的速度表
[3]
通过光电门B时的速度
（3）[4]
滑块的加速度，根据
7．1.57
1.58
1.58
匀变速直线运动
0.1
1.57
0.517
【详解】
（1）[1]
第四段和第三段之差
。
[2]
第五段段和第四段之差
。
[3]
第六段和第五段之差
。
[4]
第二段和第一段之差
第三段和第二段之差
数据分析可知，在误差允许范围内相邻相等时间内的位移差相等，因此可以得出结论：小车的运动是匀变速直线运动。
（2）[5]该打点计时器所接的电源是频率为50
Hz的交变电源，相邻两个点之间的时间间隔为0.02s，纸带上每隔4个点取一个计数点，即两个相邻计数点间的时间间隔
。
(3)[6]
根据
运用逐差法得
。
[7]
带入数据
（4）[8]由于小车做匀变速直线运动，因此，打计数点B时小车的速度等于AC段的平均速
度
。
8．（1）
b（2）2．0
（3）v－t图线如图所示（图像也可以有其他画法）
【详解】
本题考查的是利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度的实验问题．从第一个计数点开始计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出BC段纸带的长度即图像中的b段长度．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，可以看出y轴相当于v轴．
9．CD
1.5
2.0
【详解】
(1)[1]AB．甲是电磁打点计时器，使用低压交流电源；乙是电火花打点计时器，使用220V交流电源，AB错误；
C．两种打点计时器使用的交流电频率都为50Hz，两种打点计时器都每隔0.02s打一个点，C正确；
D．和电磁打点计时器相比，电火花打点计时器工作时不需要振针跟纸带发生接触，纸带运动时受到的阻力较小，实验误差也较小，D正确。
故选
CD。
(2)[2]打下C点时纸带的速度大小为
[3]纸带的加速度大小为
10．BD
0.44
1.1
【详解】
（1）[1]A．使用电磁打点计时器应选用8V的交流电源，A错误；
BC．实验时应该先接通电源打点，后释放纸带运动，C错误B正确；
D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动速度越小，D正确。
故选BD。
（2）[2]两个相邻计数点的时间间隔
中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度
[3]
小车运动的v-t图线如图所示
（3）[4]
图像的斜率表示加速度
11．匀减速直线运动
【详解】
（1）[1]
小车做匀变速直线运动，纸带上打下的点记录了小车的运动情况，计数点的时间间隔为
T=0.02×5s=0.1s
设0～1间的距离为x1，1～2间的距离为x2，2～3间的距离为x3，3～4间的距离为x4，4～5间的距离为x5，则相邻的位移差
所以小车做匀减速直线运动
（2）[2]
小车在第3个计数点时的速度为
（3）[3]
加速度的大小