必修一 2.1实验:探究小车速度随时间变化的规律(Word版含答案)

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名称 必修一 2.1实验:探究小车速度随时间变化的规律(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 374.2KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-06-19 11:01:25

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文档简介

必修一 2.1实验:探究小车速度随时间变化的规律
一、单选题
1.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.长木板一定要水平摆放
B.使用刻度尺测量长度时,不必估读
C.使用刻度尺测量长度时,要估读到最小刻度的下一位
D.作v-t图象时,所描线必须经过每一个点
2.在用打点计时器探究匀变速直线运动的速度随时间变化规律的实验中,获得的一段纸带如图所示,A、B、C、D为相邻的四个计数点,已知AB=1.80cm,BC=2.00cm,CD=2.20cm,相邻两计数点间的时间间隔为0.1s.关于该实验,下列说法正确的是(  )
A.相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s是用秒表测出的
B.实验时应先释放小车再接通电源
C.打点计时器打C点时,小车的速度为0.42 m/s
D.小车运动的加速度是0.2 m/s2
二、多选题
3.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列关于作v-t图象的说法中,正确的是(  )
A.只要确定了v-t图象中的两点,就可以得到小车运动的v-t图象,因此,实验只需要测出两组数据
B.作v-t图象时,所取的点越多,图线就越准确
C.作出的v-t图线应该通过所有的点,图线曲折也可以
D.对于偏离直线较远的点,说明误差太大,应舍去
4.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,获得如图所示的纸带,A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻两计数点的时间间隔为T, 、 、 、 、 、 分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的距离,下列可用来计算打D点时小车速度的表达方式有(  )
A. B.
C. D.
三、填空题
5.在“用打点计时器测速度”的实验中,小车拖着纸带运动,打点计时器每隔0.02s打一个点,打出的纸带如图所示.选出A、B、C、D、E共5个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个实验点图中未画出,以A点为起点量出的到各点的位移已标在图上,由此可求得打下C点时小车运动的速度约为vc=   m/s,小车的加速度为a=   m/s2.
6.如图所示,一小球从A点沿直线运动到F点的频闪照片,若频闪相机每隔0.1s拍摄一次,小球从A点到F点运动的位移是   cm,运动的时间是   s,平均速度是   m/s.
7.某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系,所用交流电的频率为50Hz,如图为某次实验中得到的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5为计数点,相邻两计数点间还有1个打点未画出.若从纸带上测出x1=5.20cm、x2=5.60cm、x3=6.00cm、x4=6.40cm.则打点计时器打计数点“2”时小车的速度v2=   m/s,小车的加速度a=   m/s2,依据本实验原理推断第4计数点和第5计数点之间的距离x5=   m.(保留三位有效数字)
四、实验探究题
8.电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用   (填“直流”或“交流”)电源的计时仪器,使用打点计时器时要先   (填“接通电源”或“让纸带开始运动”)再   (填“接通电源”或“让纸带开始运动”).若已知电源频率为50Hz,则打点计时器在纸带上打相邻两点的时间间隔为   s.
9.某同学用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。对如图打出的一条纸带进行研究,从A点开始每5个点取一个计数点(中间4个点未画出),计数点分别为A、B、C、D、E、F、G图中给出了相关数据,回答下列问题。
(1)电火花打点计时器的工作电源是   V的   填(“直流”或“交流”)电源。
(2)下列是该实验中的一部分基本步骤:
A .释放小车,让小车带着纸带运动
B .安装纸带
C .把计时器固定好
D .接通电源,进行打点
以上步骤的正确顺序是   。
(3)如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点(A点为计时起点), =3.75cm, =10.20cm, =19.35cm,由此计算各点的瞬时速度,则vB=0.51m/s,vC=   m/s,vD=1.04m/s,vE=1.30m/s,vF=1.58m/s在如图所示坐标系中画出小车的v-t图线   ,并根据图线求出a=   。(保留两位有效数字)又将图线延长与纵轴相交,则交点的速度的物理意义是   。
10.如图甲所示,为某同学所安装的“探究小车速度随时间的变化规律”的实验装置,在图示状态下,开始做实验,该同学的装置中存在的主要错误是:
(1)    ;
(2)    ;
(3)    ;
11.用电磁打点计时器、光滑平板、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律,如图所示是某同学即将释放小车前的实验装置图,该装置图中有3处明显错误,它们分别是:
(1)    ;
(2)    ;
(3)    。
12.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,
(1)下列给出的器材中,有一部分已经选好了,请选出还需要的器材.
A.电磁打点计时器B.天平C.低压交流电源D.低压直流电源E.细绳和纸带
F.钩码和小车G.秒表H.一端有滑轮的长木板I.刻度尺
选出的器材有AEFH,还需要   .
(2)某同学按照以下步骤进行操作:
A.换上纸带重复做三次,选择一条较为理想的纸带;
B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,接上低压交流电源;
C.把小车停在靠近打点计时器的地方,先放开小车,再接通电源;
D.断开电源,取下纸带;
E.把一条细绳拴在小车前端,绳跨过滑轮挂上钩码,把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器.
以上步骤有错误的是   (填步骤前的字母),应更正为   ;步骤合理的顺序是:   (填步骤前的字母).
13.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出)打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流.他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐.
(1)计数点C的刻度尺读数为   
(2)由以上数据计算打点计时器在打C点时,物体的即时速度vC是   m/s(结果均保留两位有效数字);
(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏   (填“大”或“小”)
14.用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
主要实验步骤如下:
a.安装好实验器材。接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。
b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F……所示。
c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度,分别记作D1、D2、D3、D4、D5……
d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐系,在坐标纸上描点,如图3所示
结合上述实验步骤,请你完成下列任务:
(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有 和 (填选项前的字母)。
A.电压合适的50Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平(含砝码)
(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v-t图像。
(3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是   。v-t图像斜率的物理意义是   。
(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对△t的要求是   (选填“越小越好”或“与大小无关”):从实验的角度看,选取的△x大小与速度测量的误差   (选填“有关”或“无关”)。
(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。
15.某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”.实验开始前,他们提出了以下几种猜想:①W∝ ,②W∝v,③W∝v2.他们的实验装置如图甲所示,PQ为一块倾斜放置的木板,在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点时的速度),每次实验,物体从不同初始位置处由静止释放.
同学们设计了以下表格来记录实验数据.其中L1、L2、L3、L4…,代表物体分别从不同初始位置处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离,v1、v2、v3、v4…,表示物体每次通过Q点的速度.
实验次数 1 2 3 4 ….
L L1 L2 L3 L4 ….
v v1 v2 v3 v4 …
他们根据实验数据绘制了如图乙所示的L﹣v图象,并得出结论W∝v2.他们的做法是否合适,你有什么好的建议?   .
在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小   (填“会”或“不会”)影响探究出的结果.
16.研究玩具电动机的转动,某同学将一圆盘固定在电动机的转轴上,将纸带穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘上。如图(a)所示,当电动机转动时,纸带会卷在圆盘上。已知交流电的频率为f。
(1)该同学用游标卡尺测量圆盘的直径,示数如图(b)所示,则圆盘的直径d=   cm;
(2)物理学上把角速度的变化与发生这一变化所用时间的比值定义为角加速度β。若电动机做匀加速转动(即β不变),经一段时间停止打点后,取下纸带,标出A、B、C、…,如图(c)所示,其中相邻两个计数点间有4个点没画出,则打下D点时电动机的角速度ω=   ,角加速度β=   。(用d、f、s1、s2、s3、s4表示)
17.在做“研究匀变速直线运动”的实验中:
(1)实验室提供了以下器材:电磁式打点计时器、秒表、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计,其中在本实验中不需要用到的器材有哪几个   .
(2)如图所示,是某同学用打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上已标出的两相邻计数点之间还有四个计时器打的点没有画出,已知交流电源的输出频率是50赫兹,那么打点计时器在打C点时,则在C点:
该物体瞬时速度为:vC=   m/s;(计算结果保留两位有效数字)
该物体的加速度为:a=   m/s2.(计算结果保留两位有效数字)
18.在做《研究匀变速直线运动》的实验时,某同学得到一条纸带,如图所示,并且每隔四个计时点取一个计数点,已知每两个计数点间的距离为s,且s1=0.96cm,s2=2.88cm,s3=4.80cm,s4=6.72cm,s5=8.64cm,s6=10.56cm,电磁打点计时器的电源频率为50Hz.计算此纸带的加速度大小a=   m/s2,打第4个计数点时纸带的速度大小v=   m/s.请你依据本实验推断第6记数点和第7记数点之间的距离是    cm.
19.我校高一同学在做“练习使用打点计时器”实验中使用的打点计时器电火花打点计时器,打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50Hz.
(1)使用的电压是   V的   (选填“直流电”或“交流电”),它每隔   s打一个点.
(2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动,这两个操作之间的时间顺序关系是 
A.先接通电源,再让纸带运动
B.先让纸带运动,再接通电源
C.让纸带运动的同时接通电源
D.先让纸带运动或先接通电源都可以
(3)实验时某位同学利用小车做匀加速运动打出的纸带如图所示,每两个计数点之间还有四个计时点没有画出来,图中上面的数字为相邻两个计数点间的距离.
①小车做匀加速直线运动的加速度a=   m/s2.
②打第4个计数点时纸带的速度v4=   m/s.(保留三位有效数字)
五、综合题
20.图甲为在气垫导轨上研究匀变速直线运动的示意图,滑块上装有宽度为d(很小)的遮光条,滑块在钩码作用下先后通过两个光电门,用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间△t以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t,用刻度尺测出两个光电门之间的距离x.
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,示数如图乙,则d=   cm;
(2)实验时,滑块从光电门1的右侧某处由静止释放,测得△t=50s,则遮光条经过光电门1时的速度v=   m/s;
(3)保持其它实验条件不变,只调节光电门2的位置,滑块每次都从同一位置由静止释放,记录几组x及其对应的t,作出 ﹣t图象如图丙,其斜率为k,则滑块加速度的大小a与k关系可表达为a=   .
参考答案
1.C
2.D
3.B,D
4.B,D
5.0.21;0.2
6.12.5;0.5;0.25
7.1.45;2.50;0.0680
8.交流;接通电源;让纸带开始运动;0.02
9.(1)220;交流
(2)CBDA
(3)0.78;;2.5-2.8;小车在A点速度
10.(1)长木板右端未垫高以平衡摩擦力
(2)电源应改用交流电源
(3)开始实验时,小车离滑轮太近
11.(1)细线与平板不平行
(2)打点计时器接的是直流电源
(3)小车离打点计时器的距离太远
12.(1)C、I
(2)C;先接通电源,再释放小车;BECDA
13.(1)2.40cm
(2)0.16
(3)大
14.(1)A;C
(2)
(3)速度随时间均匀变化;加速度
(4)越小越好;有关
(5)如果小球的初速度为0,其速度 ,那么它通过的位移x∝t2。因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。
15.不合适,应进一步绘制L﹣v2图象;不会
16.(1)4.045
(2);
17.(1)秒表、弹簧测力计
(2)0.16;0.43
18.1.92;0.768;12.48
19.(1)220;交流电;0.02
(2)A
(3)2.02;1.21
20.(1)0.75
(2)0.15
(3)2k