2.1匀变速直线运动的研究 同步作业（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
同步作业（解析版）
1．劳斯莱斯(Rolls－Royce)是汽车王国雍容高贵的标志，某款加长版劳斯莱斯在启动过程中(视为匀加速)，每隔1.1s曝光一次，在同一底片上曝光三次形成的照片如图所示，已知车身总长为6m，则轿车的加速度最接近（　　）
A．7m/s2
B．8m/s2
C．9m/s2
D．10m/s2
2．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
3．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
4．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列关于电磁打点计时器的说法中正确的是（
）
A．电磁打点计时器正常工作使用的是低压交流电源
B．打点计时器的打点周期与电压高低有关
C．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
D．应先接通电源，后释放小车
5．某实验小组研究小车匀变速直线运动规律的实验装置如图甲所示，打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图乙所示，相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出。
(1)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T=_______s。
(2)计数点3对应的瞬时速度大小计算式为v3=___________。
(3)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=______。
(4)若计时器工作频率大于50Hz，则根据表达式和题中数据计算出v3的结果比实际值_______（填“相等”“偏大”或“偏小”）。
6．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)
7．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）。
8．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。
9．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）。
10．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,
11．（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”）。
12．（1）做“电火花计时器探究小车速度随时间变化的规律时”，实验实验室提供了以下器材：①8V以下低压交流电；②220V交流电源；③带滑轮的长木板；④小车；⑤纸带；⑥钩码；⑦刻度尺；⑧秒表。其中在本实验中不需要的器材是______。
（2）如图所示，是某同学用电火花计时器得到的一条清晰纸带（实验中交流电的频率为50HZ），依照打点的先后顺序取计数点A、B、C、……，相邻两个计数点间还有4个点未画出，其中x1＝3.75cm，x2＝6.90cm，x3＝10.05cm，x4＝13.15cm，x5＝16.30cm，x6＝19.35cm。计算结果均保留3位有效数字。
①打计数点C时纸带的速度大小vc=______m/s；
②纸带的加速度为a=______m/s2；
③如果当时电网中交流电的频率f=90Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此测量出来的速度比实际值______（选填“偏大”或“偏小”）
参考答案
1．C
【详解】
车身总长为6m，在题图中占三小格，所以一小格代表2m，由图可看出小车在连续相等时间间隔内的位移，第一段位移有8小格，则位移为
第二段位移有13.5小格，则位移为
由匀变速直线运动推论有
即
故选C。
2．C
【详解】
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。
3．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。
4．ACD
【详解】
A．电磁打点计时器正常工作使用的是约8V的低压交流电源，A正确；
B．打点计时器的打点周期只与交流电源的频率有关，与电压高低无关，B错误；
C．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，有利于纸带的充分利用，C正确；
D．应先接通电源，后释放小车，有利于纸带的充分利用，D正确。
故选ACD。
5．0.1
偏小
【详解】
(1)[1]打点计时器的工作频率为50Hz，故纸带上相邻点间的时间间隔为
相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出，故相邻计数点间的时间间隔
(2)[2]在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，则
(3)[3]根据逐差法可得
(4)[4]若计时器工作频率大于50Hz，则相邻计数点间的时间间隔T减小，根据
可知实际值偏大，所以按照题中给定的数据计算出v3的结果比实际值偏小。
6．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
7．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
8．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
9．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
10．0.34
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
11．③⑦
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。
12．①⑧
0.848
3.12
偏小
【详解】
（1）[1]
电火花计时器使用的是220V交流电源，所以8V以下低压交流电不需要，电火花计时器是计时的仪器，所以不需要秒表，即①⑧不需要。
（2）[2]相邻两个计数点的时间间隔为
计数点C时纸带的速度
[3]
纸带的加速度
[4]
若交流电频率为50Hz，则其打点周期为0.02s，当电源频率f=90Hz时，实际打点周期将变小，而进行计算时，仍然用0.02s，因此测出的速度数值将比物体的真实数值小。