2.1匀变速直线运动的研究 同步练习（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
同步练习（解析版）
1．关于有效数字和误差，下列说法正确的是（　　）
A．有三位有效数字
B．与含义是一样的
C．多测几次求平均值可减小系统误差
D．测出物体长为，采用测量工具的最小刻度是1厘米
2．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，下列说法中正确的是（
）
A．通过调节，应使小车、纸带、拉线和定滑轮上边缘在一条直线上
B．坐标轴单位长度越小越好
C．开始前要先接通电源后松纸带，打完点要先断开电源后取纸带
D．钩码的质量越大越好
3．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）
4．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）
5．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）。
6．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）
7．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）。
8．某同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。
（1）释放小车时，实验装置如图甲所示，指出该装置或操作中错误的有______。
A．电磁打点计时器接在直流电源上了
B．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车
C．小车离打点计时器过远
（2）如图乙为改正装置后打下的一条纸带的中间部分，为其中连续打出的四个点（已知打点计时器打点时间间隔）。由于操作不慎，C点模糊了，小明仍用此纸带来研究。从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为_______cm，在打下C点时小车的速度最接近于____________m/s（结果保留三位有效数字）。
9．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。
10．在《研究匀变速直线运动》的实验中。
（1）所用实验器材有：电火花打点计时器、纸带、小车、带滑轮的长木板、砝码、刻度尺、导线、电源等，其中电源必须是______；
A．220V的蓄电池B．4~6V的低压交流电C．4~6V的干电池D．220V交流电
（2）如图所示为某次记录小车运动情况的纸带，在纸带上选取图中A、B、C、D、E五个计数点，已知相邻的计数点间还有4个点未画出，打点计时器连接的电源频率为50Hz，根据纸带上所给出的数据，可计算出在打B点时小车的速度大小______m/s，小车运动的加速度大小_____m/s2；（本小题两空计算结果均保留两位有效数字）
（3）打点时小车与纸带______（填左或右）端连接；
（4）如果当时电网中交变电流的电压变成210V，频率不变，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比______。（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
11．某学习小组利用打点计时器研究小车的运动．如图为实验中获得的部分纸带，图中A、B、C、D、E、F、G皆为计数点，相邻两计数点间还有四个点没有画出．相邻计数点间距离分别为：x1=1.30
cm，x2=1.90
cm，x3=2.50
cm，x4=3.10
cm，x5=3.70
cm，x6=4.30
cm．已知打点计时器使用的是50Hz的交流电．以下各空计算结果均保留2位有效数字．
（1）计算打B、C、D、E、F点时小车的速度，并得到如下表格，其中vE=______m/s,
速度
vB
vC
vD
vE
vF
数值(m/s)
0.16
0.22
0.28
0.40
（2）以打点A时为=0时刻，在图示的坐标纸中作出小车的v-t图线．（________）
（3）将图线延长与纵轴相交，交点的速度大小是_____m/s.
（4）由v-t图线可求得小车运动的加速度为a=_____m/s2．打点G时小车的速度vG=_____m/s,
12．如图所示为某同学研究“匀变速直线运动”的实验装置示意图。
(1)下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、钩码、刻度尺。除以上器材外，还需要的实验器材有_____
A．天平(附砝码)
B．秒表
C．低压直流电源
D．低压交流电源
(2)如图所示，A、B、C为三个相邻的计数点，每相邻计数点间有四个点没有画出，若相邻计数点之间的时间间隔为T，A、B间的距离为x1，B、C间的距离为x2，则小车的加速度a=____(用字母表示)。已知x1=4.82cm，x2=5.35cm，交流电频率为50Hz，则a=_______m/s2，B点的瞬时速度是_____m/s。(结果均保留两位有效数字)
参考答案
1．D
【详解】
A．有效数字是从左边第一个不是0的数字开始的，0.082cm是两位有效数字，A错误；
B．0.92cm是两位有效数字，采用的测量工具的最小刻度是1mm，而0.920cm是三位有效数字，采用的测量工具的最小刻度是0.1mm，它们的含义是不同的，B错误；
C．多测几次求平均值，可以减小偶然误差，不能减小系统误差，C错误；
D．测出一个物体长为123.6cm，最后一位是估读的，而倒数第二位3cm是准确的，所以采用的测量工具的最小刻度是1厘米，D正确。
故选D。
2．AC
【详解】
A．为了使小车做直线运动，应通过调节，应使小车、纸带、拉线和定滑轮上边缘在一条直线上，A正确；
B．坐标轴的单位长度应根据实际情况选取，方便我们的计算越即可，B错误；
C．在使用打点计时器时，应先接通电源后释放纸带，打完点后，应先断开电源后取纸带，C正确；
D．如果实验中加速度过大，会导致打出的点非常少，不利于我们研究，所以钩码的质量不是越大越好，D错误。
故选AC。
3．
，
【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：
4．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
5．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
6．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
7．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
8．AC
2.95
1.40
【详解】
（1）[1]A．电磁打点计时器应接在交流电源上，A错误；
B．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，B正确；
C．小车离打点计时器过远，小车应靠近打点计时器，C错误。
故选AC。
（2）[2]A点在刻度尺上位置的读数为2.95cm。
[3]打点计时器打点时间间隔，在打下C点时小车的速度
9．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
10．D
0.80
2.0
左
不变
【详解】
（1）[1]电火花打点计时器所用电源是220V交流电，故选D。
（2）[2]由题意可知纸带上相邻两计数点间的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
打B点时小车的速度大小为
[3]小车运动的加速度大小为
（3）[4]纸带上相邻两计数点间距从左往右逐渐增大，所以打点时小车与纸带左端连接。
（4）[5]交流电的频率不变，不影响打点计时器打点的时间间隔，对实验结果没影响，所以加速度的测量值与实际值相比不变。
11．0.34
0.04
0.60
0.46
【详解】
(1)[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，所以E点的速度为：
(2)[2]将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线
(3)[3]根据图线与v轴的交点，读出其数值，即为计数点A时的速度，也就是小车的初速度，大小为0.04m/s；
(4)[4]根据v-t图象求出图形的斜率k，v-t图象斜率代表物体的加速度，所以小车加速度a=k=0.60m/s2；
[5]由速公式可得，打点G时小车的速度
m/s2
12．D
0.53
0.51
【详解】
（1）[1]由于研究“匀变速直线运动”，因此不需要用天平测量小车的质量，对于时间，通过打点计时器来计算，不需要秒表；但打点计时器工作需要低压交流电源，故ABC不需要，D需要。
故选D。
（2）[2]每相邻计数点间有四个点没有画出，若相邻计数点之间的时间间隔为T，根据逐差法
解得
[3]已知x1=4.82cm，x2=5.35cm，交流电频率为50Hz，每相邻计数点间有四个点没有画出，则
T=5×0.02s=0.1s
代入数据得a=0.53
m/s2
[4]
根据一段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则B点的速度为
代入数据解得