1 实验探究小车速度随时间变化的规律练习2021-2022学年物理必修第一册人教版2019（word含解析）
文档属性
| 名称 | 1 实验探究小车速度随时间变化的规律练习2021-2022学年物理必修第一册人教版2019（word含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 513.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-28 20:23:09 | ||
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文档简介
第二章 匀变速直线运动的研究
1 实验:探究小车速度随时间变化的规律
基础过关练
题组一 实验原理及实验过程
1.下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是 ( )
①启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点
②关掉电源
③取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数若干个点,如果数出n个点,这些点划分出的间隔数是(n-1),由此计算出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间
④把纸带装好
⑤了解打点计时器的结构,然后把它固定在长木板上
⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离
A.⑤④①②③⑥ B.⑤④①③⑥②
C.⑤④①⑥③② D.⑤④①②⑥③
2.(2021黑龙江省实验中学高一上期中)关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作,下列说法错误的是( )
A.把长木板平放在实验桌上,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
B.在释放小车前,小车应靠近打点计时器
C.应先接通电源,待打点计时器开始打点并稳定后再释放小车
D.槽码的质量越大越好
题组二 数据处理及误差分析
3.(2021内蒙古包头一中高一上期中)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带并用一把毫米刻度尺测量了各计数点间的距离,如图所示,则图中四个数据中不符合正确读数要求的是 (填数值)。若纸带上两相邻计数点间均有4个点未画出,已知打点计时器所用交变电源的频率为50 Hz,则D点对应的小车速度vD= m/s,小车运动的加速度大小a= m/s2。(计算结果均保留2位小数)
题组三 实验方案拓展与创新
4.光电计时器是一种常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是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。现有某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别是t1=5×10-2 s、t2=3×10-2 s,从光电门1到光电门2所经历的总时间t=0.15 s,用分度值为1 mm的刻度尺测量滑块的长度d,示数如图乙所示。
(1)读出滑块的长度d为 cm。
(2)滑块先后通过两光电门的速度v1、v2分别为 m/s、 m/s。深度解析
(3)滑块的加速度大小为 m/s2。(计算结果保留两位小数)
5.如图所示是小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻位置的时间间隔是0.1 s,这样便记录了小球运动的时间。设开始时的位置为0,依次为位置1、2、3、4、5、…,小球运动的位移可以用刻度尺测量。小球在位置1、2、3、4的速度分别最接近 m/s、 m/s、 m/s、 m/s,小球滚下过程的加速度大小为 m/s2。(小数点后保留两位数字)
能力提升练
题组一 实验操作、数据处理和误差分析
1.(2021江苏淮安高中校协作体高二上期中,)小华同学在做“用打点计时器测速度”的实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带,已知打点计时器使用的电源频率为50 Hz,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,各计数点到0点的距离已在图中标出。
(1)为了达到实验的目的,除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、低压交变电源、槽码、长木板外,还需要的仪器有 。
A.刻度尺 B.铁架台 C.停表 D.天平
(2)图中两相邻计数点间的时间间隔为T= s。
(3)根据纸带提供的信息,小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度,请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度v5= m/s。深度解析
2.(2021福建三明三地三校联考高一上期中,)图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的实验仪器,请回答下面的问题:
(1)图乙是 (填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”),电源采用的是 (填“交流约8 V”“交流220 V”或“四节干电池”)。
(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,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,相邻点间的距离如图丙所示,每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出,电源频率为50 Hz。
①试根据纸带上计数点间的距离,计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入表,要求保留3位有效数字。
计数点 B C D E F
速度/(m·s-1) 0.479 0.560 0.640
②以打下A点的时刻为计时起点,将B、C、D、E、F各点对应的瞬时速度标在图丁的直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
③由所画速度-时间图像求出小车的加速度为 m/s2。(结果保留两位有效数字)
(3)根据速度-时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度vA= m/s。
丁
3.(2021山东济南商河一中高一月考,)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:
(1)下列仪器需要用到的有 。
(2)某同学进行了以下实验操作步骤,其中有误的步骤是 。
A.将电火花计时器固定在长木板的一端,并接在220 V交变电源上
B.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码
D.拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器的一端后,放开纸带,再接通电源
(3)在实验中得到一条如图所示的纸带,已知电源频率为50 Hz,相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,测量出x5=4.44 cm、x6=4.78 cm,则打下F点时小车的瞬时速度v= m/s。(结果保留两位有效数字)
(4)若实验时电源频率大于50 Hz,则打下F点时小车的实际速度 (填“大于”“小于”或“等于”)测量速度。
4.(2021浙江杭州学军中学高一上期中,)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学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共5个计数点。测得计数点间的距离如图1所示,每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出,电源频率为50 Hz。
(1)试根据纸带上计数点间的距离,计算出打下D点时小车的瞬时速度vD= m/s(结果保留三位有效数字)。
(2)该同学选择合适的单位长度,在图2所示的坐标系中作出了小车的v-t图线,根据图线求出小车的加速度a= m/s2(结果保留三位有效数字)。
5.(2021浙江A9协作体高一上期中,改编,)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中:
图1
图2
(1)图1中打点计时器乙的工作电压为 (填“交流”或“直流”) V。若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器,优先选用 (填“甲”或“乙”)。
(2)下列操作中正确的有 。
A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器
B.打点计时器应放在长木板有滑轮的一端
C.应先接通电源,后释放小车
D.跨过滑轮所吊重物越重越好,可以减小阻力的影响
(3)小兰同学打出的一条纸带如图2所示,A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点,相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,则实验时纸带的 端是和小车相连的(选填“左”或“右”)。打点计时器打下C点时小车的速度大小为 m/s(结果保留两位有效数字)。
题组三 实验方案拓展与创新
6.(2021江苏淮安高一期中,)如图甲所示,小车开始在水平玻璃板上运动,后来在薄布面上做减速运动。某同学用打点计时器记录小车的运动情况,所打出的纸带及相邻两点间的距离(单位:cm)如图乙所示,纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02 s。
甲
乙
(1)计算打点计时器打出点2、3时小车的速度大小,填入表中。
计数点序号 1 2 3 4 5
速度vn/(m·s-1) v1=0.75 v2= v3= v4=0.45 v5=0.35
(2)在平面直角坐标系中作出小车在薄布上运动的v-t图像。
(3)求出小车在玻璃板上的运动速度大小。
答案全解全析
基础过关练
1.A 进行实验前应充分了解打点计时器的结构和工作原理,并安装好打点计时器;在接通电源前,要将纸带装好,实验开始时应先接通电源,等打点计时器工作稳定后再拉动纸带;打点结束后,应立即关闭电源以保护打点计时器;最后将纸带与打点计时器分离,进行数据处理。故选项A正确。
2.D 把长木板平放在实验桌上,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,在释放小车前,小车应靠近打点计时器,这样可以有效利用纸带,尽可能的打更多的点,故A、B正确;实验时,应先接通电源,待打点计时器开始打点并稳定后再释放小车,故C正确;如果槽码质量太大,小车运动的加速度过大,打出的点较少,不利于实验数据处理,所以槽码的质量适中即可,不是越大越好,故D错误。本题选错误的,故选D。
3.答案 5.4 0.21 0.20
解析 毫米刻度尺的分度值为1 mm,读数时应估读到0.1 mm,所以不符合正确读数要求的是5.4。
D点对应的小车速度vD== m/s=0.21 m/s
B点对应的小车速度vB== m/s=0.17 m/s
由加速度的定义式得a===0.20 m/s2。
4.答案 (1)4.40 (2)0.88 1.47 (3)3.93
解析 (1)由题图可知d=8.40 cm-4.00 cm=4.40 cm。
(2)通过两光电门的速度v1==0.88 m/s,v2==1.47 m/s。
(3)滑块的加速度a== m/s2=3.93 m/s2。
导师点睛 此实验是用光电门测速度,由于滑块的长度较小,所以可以用滑块通过光电门的平均速度来替代瞬时速度。
5.答案 0.80 1.15 1.50 1.85 3.50
解析 利用题图中给出的数据,可以求得各段的平均速度。每两个相邻位置的时间间隔为0.1 s,而一小段时间内的平均速度可以表示这段时间中间时刻的瞬时速度,则有
v1== m/s=0.80 m/s,
v2== m/s=1.15 m/s,
v3== m/s=1.50 m/s,
v4== m/s=1.85 m/s,
以位置0对应时刻为0时刻,由以上数据作出v-t图像如图所示。
在v-t图像上取相距较远的两点v1=0.80 m/s,t1=0.1 s,v4=1.85 m/s,t4=0.4 s,则
a=== m/s2=3.50 m/s2,
故小球滚下过程的加速度大小为3.50 m/s2。
能力提升练
1.答案 (1)A (2)0.1 (3)0.53
解析 (1)因为打点计时器可以测量小车运动的时间,所以不需要秒表;该实验不需要测量槽码和小车的质量,不需要天平;在处理纸带时,需要用刻度尺测量点迹间的距离,故选A。
(2)交流电的频率为50 Hz,知每隔0.02 s打一个点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,相邻计数点间的时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s;
(3)打下计数点5时小车的瞬时速度为v5== m/s=0.53 m/s。
方法技巧 当Δt很小时,可以用平均速度表示某一时刻的瞬时速度。
2.答案 (1)电火花计时器 交流220 V (2)①0.400 0.721 ②见解析图 ③0.80 (3)0.320
解析 (1)图乙是电火花计时器,电源采用的是交流220 V;
(2)①电源频率为50 Hz,每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未标出,故每两个计数点间的时间间隔为0.1 s。
取AC段的平均速度作为打下B点时小车的瞬时速度,故有vB== m/s=0.400 m/s
取EG段的平均速度作为打下F点时小车的瞬时速度,故有vF== m/s=0.721 m/s
②描点连线如图:
③在所画速度-时间图像上取(0,0.32)、(0.35,0.6)两点,图像的斜率表示加速度,故加速度a= m/s2=0.80 m/s2
(3)A点的速度为计时起点的速度,即为速度-时间图像与纵坐标轴交点的纵坐标值,由图可知vA=0.320 m/s
3.答案 (1)AB (2)D (3)0.46 (4)大于
解析 (1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,依据实验原理,通过打点计时器在纸带上打点,借助刻度尺来测量长度,从而研究小车的速度与时间的关系,故选A、B。
(2)应先接通电源,后放开纸带,故选项D错误。
(3)打下纸带上F点时小车的瞬时速度大小为
v==×10-2 m/s=0.46 m/s。
(4)若实验时电源频率大于50 Hz,则相邻计数点间的时间间隔T<0.1 s,由F点的瞬时速度表达式v=可知,其实际速度大于测量速度。
4.答案 (1)0.390 (2)1.25
解析 (1)电源频率是50 Hz,打点计时器打点时间间隔T== s=0.02 s,每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出,相邻计数点间的时间间隔t=0.02×5 s=0.1 s,打下D点时小车的瞬时速度vD== m/s=0.390 m/s。
(2)由题图2所示v-t图像可知,加速度a== m/s2=1.25 m/s2。
5.答案 (1)交流 220 乙 (2)AC (3)左 1.5
解析 (1)乙是电火花计时器,工作电压是交流220 V,若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器,优先选用乙,因为甲是电磁打点计时器,在打点的过程中振针和纸带间的摩擦力较大,误差较大,乙是电火花计时器,没有振针,利用火花放电产生点迹,摩擦力较小,误差较小。
(2)为了能在纸带上打更多的点,在释放小车前,小车要靠近打点计时器,并且打点计时器应放在长木板上没有滑轮一端,故A正确,B错误;应先接通电源,待打点稳定后释放小车,故C正确;探究小车速度随时间变化的规律,不需要减小阻力,故D错误。故选A、C。
(3)因为小车带动纸带远离打点计时器,小车做加速运动,点的间隔越来越大,所以纸带左端和小车相连;打点计时器打下C点时小车的速度大小为vC==×10-2 m/s=1.5 m/s。
6.答案 (1)0.65 0.55 (2)图见解析
(3)0.85 m/s(0.84～0.86 m/s均可)
解析 (1)根据题图乙可得v2= cm/s=65 cm/s=0.65 m/s,v3= cm/s=55 cm/s=0.55 m/s。
(2)以速度为纵坐标、时间为横坐标建立直角坐标系。用描点法作出小车在薄布上做减速运动的v-t图像。将图线延长,使其与纵轴相交,如图所示。
(3)由图像可知,小车做减速运动的初速度大小为0.85 m/s,即小车在玻璃板上的运动速度大小。
1 实验:探究小车速度随时间变化的规律
基础过关练
题组一 实验原理及实验过程
1.下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是 ( )
①启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点
②关掉电源
③取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数若干个点,如果数出n个点,这些点划分出的间隔数是(n-1),由此计算出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间
④把纸带装好
⑤了解打点计时器的结构,然后把它固定在长木板上
⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离
A.⑤④①②③⑥ B.⑤④①③⑥②
C.⑤④①⑥③② D.⑤④①②⑥③
2.(2021黑龙江省实验中学高一上期中)关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作,下列说法错误的是( )
A.把长木板平放在实验桌上,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
B.在释放小车前,小车应靠近打点计时器
C.应先接通电源,待打点计时器开始打点并稳定后再释放小车
D.槽码的质量越大越好
题组二 数据处理及误差分析
3.(2021内蒙古包头一中高一上期中)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带并用一把毫米刻度尺测量了各计数点间的距离,如图所示,则图中四个数据中不符合正确读数要求的是 (填数值)。若纸带上两相邻计数点间均有4个点未画出,已知打点计时器所用交变电源的频率为50 Hz,则D点对应的小车速度vD= m/s,小车运动的加速度大小a= m/s2。(计算结果均保留2位小数)
题组三 实验方案拓展与创新
4.光电计时器是一种常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是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。现有某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别是t1=5×10-2 s、t2=3×10-2 s,从光电门1到光电门2所经历的总时间t=0.15 s,用分度值为1 mm的刻度尺测量滑块的长度d,示数如图乙所示。
(1)读出滑块的长度d为 cm。
(2)滑块先后通过两光电门的速度v1、v2分别为 m/s、 m/s。深度解析
(3)滑块的加速度大小为 m/s2。(计算结果保留两位小数)
5.如图所示是小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻位置的时间间隔是0.1 s,这样便记录了小球运动的时间。设开始时的位置为0,依次为位置1、2、3、4、5、…,小球运动的位移可以用刻度尺测量。小球在位置1、2、3、4的速度分别最接近 m/s、 m/s、 m/s、 m/s,小球滚下过程的加速度大小为 m/s2。(小数点后保留两位数字)
能力提升练
题组一 实验操作、数据处理和误差分析
1.(2021江苏淮安高中校协作体高二上期中,)小华同学在做“用打点计时器测速度”的实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带,已知打点计时器使用的电源频率为50 Hz,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,各计数点到0点的距离已在图中标出。
(1)为了达到实验的目的,除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、低压交变电源、槽码、长木板外,还需要的仪器有 。
A.刻度尺 B.铁架台 C.停表 D.天平
(2)图中两相邻计数点间的时间间隔为T= s。
(3)根据纸带提供的信息,小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度,请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度v5= m/s。深度解析
2.(2021福建三明三地三校联考高一上期中,)图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的实验仪器,请回答下面的问题:
(1)图乙是 (填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”),电源采用的是 (填“交流约8 V”“交流220 V”或“四节干电池”)。
(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,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,相邻点间的距离如图丙所示,每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出,电源频率为50 Hz。
①试根据纸带上计数点间的距离,计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入表,要求保留3位有效数字。
计数点 B C D E F
速度/(m·s-1) 0.479 0.560 0.640
②以打下A点的时刻为计时起点,将B、C、D、E、F各点对应的瞬时速度标在图丁的直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
③由所画速度-时间图像求出小车的加速度为 m/s2。(结果保留两位有效数字)
(3)根据速度-时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度vA= m/s。
丁
3.(2021山东济南商河一中高一月考,)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:
(1)下列仪器需要用到的有 。
(2)某同学进行了以下实验操作步骤,其中有误的步骤是 。
A.将电火花计时器固定在长木板的一端,并接在220 V交变电源上
B.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码
D.拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器的一端后,放开纸带,再接通电源
(3)在实验中得到一条如图所示的纸带,已知电源频率为50 Hz,相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,测量出x5=4.44 cm、x6=4.78 cm,则打下F点时小车的瞬时速度v= m/s。(结果保留两位有效数字)
(4)若实验时电源频率大于50 Hz,则打下F点时小车的实际速度 (填“大于”“小于”或“等于”)测量速度。
4.(2021浙江杭州学军中学高一上期中,)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学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共5个计数点。测得计数点间的距离如图1所示,每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出,电源频率为50 Hz。
(1)试根据纸带上计数点间的距离,计算出打下D点时小车的瞬时速度vD= m/s(结果保留三位有效数字)。
(2)该同学选择合适的单位长度,在图2所示的坐标系中作出了小车的v-t图线,根据图线求出小车的加速度a= m/s2(结果保留三位有效数字)。
5.(2021浙江A9协作体高一上期中,改编,)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中:
图1
图2
(1)图1中打点计时器乙的工作电压为 (填“交流”或“直流”) V。若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器,优先选用 (填“甲”或“乙”)。
(2)下列操作中正确的有 。
A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器
B.打点计时器应放在长木板有滑轮的一端
C.应先接通电源,后释放小车
D.跨过滑轮所吊重物越重越好,可以减小阻力的影响
(3)小兰同学打出的一条纸带如图2所示,A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点,相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,则实验时纸带的 端是和小车相连的(选填“左”或“右”)。打点计时器打下C点时小车的速度大小为 m/s(结果保留两位有效数字)。
题组三 实验方案拓展与创新
6.(2021江苏淮安高一期中,)如图甲所示,小车开始在水平玻璃板上运动,后来在薄布面上做减速运动。某同学用打点计时器记录小车的运动情况,所打出的纸带及相邻两点间的距离(单位:cm)如图乙所示,纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02 s。
甲
乙
(1)计算打点计时器打出点2、3时小车的速度大小,填入表中。
计数点序号 1 2 3 4 5
速度vn/(m·s-1) v1=0.75 v2= v3= v4=0.45 v5=0.35
(2)在平面直角坐标系中作出小车在薄布上运动的v-t图像。
(3)求出小车在玻璃板上的运动速度大小。
答案全解全析
基础过关练
1.A 进行实验前应充分了解打点计时器的结构和工作原理,并安装好打点计时器;在接通电源前,要将纸带装好,实验开始时应先接通电源,等打点计时器工作稳定后再拉动纸带;打点结束后,应立即关闭电源以保护打点计时器;最后将纸带与打点计时器分离,进行数据处理。故选项A正确。
2.D 把长木板平放在实验桌上,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,在释放小车前,小车应靠近打点计时器,这样可以有效利用纸带,尽可能的打更多的点,故A、B正确;实验时,应先接通电源,待打点计时器开始打点并稳定后再释放小车,故C正确;如果槽码质量太大,小车运动的加速度过大,打出的点较少,不利于实验数据处理,所以槽码的质量适中即可,不是越大越好,故D错误。本题选错误的,故选D。
3.答案 5.4 0.21 0.20
解析 毫米刻度尺的分度值为1 mm,读数时应估读到0.1 mm,所以不符合正确读数要求的是5.4。
D点对应的小车速度vD== m/s=0.21 m/s
B点对应的小车速度vB== m/s=0.17 m/s
由加速度的定义式得a===0.20 m/s2。
4.答案 (1)4.40 (2)0.88 1.47 (3)3.93
解析 (1)由题图可知d=8.40 cm-4.00 cm=4.40 cm。
(2)通过两光电门的速度v1==0.88 m/s,v2==1.47 m/s。
(3)滑块的加速度a== m/s2=3.93 m/s2。
导师点睛 此实验是用光电门测速度,由于滑块的长度较小,所以可以用滑块通过光电门的平均速度来替代瞬时速度。
5.答案 0.80 1.15 1.50 1.85 3.50
解析 利用题图中给出的数据,可以求得各段的平均速度。每两个相邻位置的时间间隔为0.1 s,而一小段时间内的平均速度可以表示这段时间中间时刻的瞬时速度,则有
v1== m/s=0.80 m/s,
v2== m/s=1.15 m/s,
v3== m/s=1.50 m/s,
v4== m/s=1.85 m/s,
以位置0对应时刻为0时刻,由以上数据作出v-t图像如图所示。
在v-t图像上取相距较远的两点v1=0.80 m/s,t1=0.1 s,v4=1.85 m/s,t4=0.4 s,则
a=== m/s2=3.50 m/s2,
故小球滚下过程的加速度大小为3.50 m/s2。
能力提升练
1.答案 (1)A (2)0.1 (3)0.53
解析 (1)因为打点计时器可以测量小车运动的时间,所以不需要秒表;该实验不需要测量槽码和小车的质量,不需要天平;在处理纸带时,需要用刻度尺测量点迹间的距离,故选A。
(2)交流电的频率为50 Hz,知每隔0.02 s打一个点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,相邻计数点间的时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s;
(3)打下计数点5时小车的瞬时速度为v5== m/s=0.53 m/s。
方法技巧 当Δt很小时,可以用平均速度表示某一时刻的瞬时速度。
2.答案 (1)电火花计时器 交流220 V (2)①0.400 0.721 ②见解析图 ③0.80 (3)0.320
解析 (1)图乙是电火花计时器,电源采用的是交流220 V;
(2)①电源频率为50 Hz,每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未标出,故每两个计数点间的时间间隔为0.1 s。
取AC段的平均速度作为打下B点时小车的瞬时速度,故有vB== m/s=0.400 m/s
取EG段的平均速度作为打下F点时小车的瞬时速度,故有vF== m/s=0.721 m/s
②描点连线如图:
③在所画速度-时间图像上取(0,0.32)、(0.35,0.6)两点,图像的斜率表示加速度,故加速度a= m/s2=0.80 m/s2
(3)A点的速度为计时起点的速度,即为速度-时间图像与纵坐标轴交点的纵坐标值,由图可知vA=0.320 m/s
3.答案 (1)AB (2)D (3)0.46 (4)大于
解析 (1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,依据实验原理,通过打点计时器在纸带上打点,借助刻度尺来测量长度,从而研究小车的速度与时间的关系,故选A、B。
(2)应先接通电源,后放开纸带,故选项D错误。
(3)打下纸带上F点时小车的瞬时速度大小为
v==×10-2 m/s=0.46 m/s。
(4)若实验时电源频率大于50 Hz,则相邻计数点间的时间间隔T<0.1 s,由F点的瞬时速度表达式v=可知,其实际速度大于测量速度。
4.答案 (1)0.390 (2)1.25
解析 (1)电源频率是50 Hz,打点计时器打点时间间隔T== s=0.02 s,每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出,相邻计数点间的时间间隔t=0.02×5 s=0.1 s,打下D点时小车的瞬时速度vD== m/s=0.390 m/s。
(2)由题图2所示v-t图像可知,加速度a== m/s2=1.25 m/s2。
5.答案 (1)交流 220 乙 (2)AC (3)左 1.5
解析 (1)乙是电火花计时器,工作电压是交流220 V,若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器,优先选用乙,因为甲是电磁打点计时器,在打点的过程中振针和纸带间的摩擦力较大,误差较大,乙是电火花计时器,没有振针,利用火花放电产生点迹,摩擦力较小,误差较小。
(2)为了能在纸带上打更多的点,在释放小车前,小车要靠近打点计时器,并且打点计时器应放在长木板上没有滑轮一端,故A正确,B错误;应先接通电源,待打点稳定后释放小车,故C正确;探究小车速度随时间变化的规律,不需要减小阻力,故D错误。故选A、C。
(3)因为小车带动纸带远离打点计时器,小车做加速运动,点的间隔越来越大,所以纸带左端和小车相连;打点计时器打下C点时小车的速度大小为vC==×10-2 m/s=1.5 m/s。
6.答案 (1)0.65 0.55 (2)图见解析
(3)0.85 m/s(0.84～0.86 m/s均可)
解析 (1)根据题图乙可得v2= cm/s=65 cm/s=0.65 m/s,v3= cm/s=55 cm/s=0.55 m/s。
(2)以速度为纵坐标、时间为横坐标建立直角坐标系。用描点法作出小车在薄布上做减速运动的v-t图像。将图线延长,使其与纵轴相交,如图所示。
(3)由图像可知,小车做减速运动的初速度大小为0.85 m/s,即小车在玻璃板上的运动速度大小。