人教版（2019）高中物理必修一2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 学案 （有解析）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中物理必修一2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 学案 （有解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1008.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-02 09:04:25 | ||
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文档简介
2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律
一、单选题
1．根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是（ ）
①时间间隔 ②位移 ③加速度 ④平均速度
A．③④ B．①② C．②③ D．①④
【答案】B
【解析】根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是时间间隔和位移，加速度和平均速度都需要计算得出，故选B。
2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是（ ）
A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
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、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
【答案】B
【解析】A．该方法选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，A正确，不符合题意；
B．在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的加速度略大一些较好，B错误，符合题意；
C．为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点是必要的，C正确，不符合题意；
D．如果实验中所用长木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差的增大，因此在实验前对所用长木板进行挑选、检查是必要的，D正确，不符合题意。
故选B。
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（ ）
A．小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点
D．两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1 s
【答案】C
【解析】A．小车在钩码的牵引下运动时，采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，A错误；
BC．上开始时密集的点，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点作为计时起点，B错误C正确；
D．选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻测量点间的时间间隔不一定取0.1 s，D错误。
故选C。
4．如图所示，这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹，已知打点计时器所接电源的周期为，要计算打点计时器打点时纸带的瞬时速度，下列做法中误差最小的是（ ）
A．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
B．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
C．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
D．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
【答案】B
【解析】AB．平均速度
当 无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度，所以时间越短，位移越小，平均速度越接近瞬时速度，误差越小，A错误B正确；
CD．平均速度
当 无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度， 但是当 无限趋近于零时，不是接近E点的位置，而是远离，所以误差越来越大，CD错误。
故选B。
5．如图所示，根据打点计时器打出的纸带，表示物体做匀速运动的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】根据匀速直线运动的位移公式x=vt，在相等的时间内物体的位移相等，所以纸带上打出的点的间隔应是均匀的。
故选B。
二、实验题
6．用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了如图所示的一条纸带。
（1）电火花计时器使用的是___________V的___________（填“直流”或“交变”）电源；计时器打点的时间间隔为0.02 s，每隔4个点取1个计数点，依次得到了O、A、B、C、D几个计数点。
（2）小车由静止开始运动，则纸带的___________（填“左”或“右”）端与小车相连；
（3）用刻度尺量得OA=1.20 cm，OB=2.80 cm，OC=5.80 cm，OD=7.20 cm，打B点时纸带的速度大小为___________ m/s，纸带运动的加速度大小为___________ m/s2；
（4）如果当时电网中交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值___________（填“偏大”或“偏小”）；
（5）关于打点计时器的使用，下列说法正确的是___________。
A．电磁打点计时器使用的是8 V的直流电源
B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．电源的电压越高，打点的时间间隔就越小
【答案】 220 交变 左 0.23 0.40 偏小 BC
【解析】（1）[1][2]电火花计时器使用220 V的交变电源。
（2）[3]小车从静止开始做加速运动，相邻计数点间距变大，可知小车与纸带的左端相连；
（3）[4][5]打B点时纸带的速度
由逐差法得加速度大小为
（4）[6]如果在实验中，交流电的频率变大，那么实际打点周期变小，根据运动学公式
得，测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小；
（5）[7]A．电磁打点计时器使用的是8 V的交变电源，故A错误；
B．为了充分利用纸带，在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，故B正确；
C．由
可知，使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小，故C正确；
D．打点的时间间隔与电压无关，故D错误。
故选BC。
7．在“练习使用打点计时器的实验中”，记录的纸带如图所示，图中前几个点模糊，从A点开始每5个点取1个计数点，打点计时器的电源频率是50Hz，则小车通过B点时速度是___________m/s，小车运动的加速度是___________。（以上结果均保留三个有效数字）
【答案】 1.03 2.02
【解析】[1]由题意可知，相邻两计数点间的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得小车经B点时速度是
[2]由 x=aT2可得小车运动的加速度是
8．某小组利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。
（1）实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线和复写纸。除上述器材外，还需要使用的有_________（填选项前字母）。
A．交流电源 B．交流电源 C．秒表 D．刻度尺
（2）小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带（每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来），相邻两个计数点间的距离已在图中标出。
①根据连续相等的时间间隔内的_______________基本相等，可认为小车做匀变速直线运动。
②已知交流电源的频率为，则在打下C点时小车的速度大小为______（保留三位有效数字），小车运动的加速度大小为______（保留两位有效数字）。
【答案】 BD 位移差 0.844 1.7
【解析】解：（1）[1] AB．电火花打点计时器所接电源应为交流电源，A错误，B正确；
C．由打点计时器计算时间，所以需要秒表，C错误；
D．为测量点迹之间的距离，必须使用刻度尺，D项正确。
故选BD。
（2）①[2]设AB、BC、CD、DE、EF之间的距离分别为和，可有
因此可知，在相邻相等的时间间隔内的位移差基本相等，可判断小车做匀变速直线运动。
②[3]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得
[4]由公式可得
9．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，分别悬挂10g、50g钩码，打出如下两条纸带
（1）50g钩码牵引下打出的纸带为__________（填“甲”或“乙”）；
（2）乙图已标注3个连续计数点，计数点B的读数为________cm；
（3）根据已标注的计数点，计算打B时钩码的速度_________m/s（结果保留3位有效数字）。
【答案】 甲 32.08（32.06至32.10之间都对） 0.295（0.290至0.300之间都对）
【解析】（1）[1]纸带甲上打的点距离较大，表示纸带甲运动较快，所以纸带甲是质量较大的50g的钩码牵引下打出的。
（2）[2]刻度尺的分度值为1mm，所以估读位是0.1mm，由乙图中B点所处位置可知读数的准确值32cm，估读值为0.8mm，所以读数为
32cm+0.8mm=32.08cm
（3）[3] 打B时钩码的速度为
10．在研究匀变速直线运动规律的实验中，图示纸带记录的是小车的运动情况，A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T=0.04s，电源铭牌显示该电源频率为50Hz（计算结果均保留两位有效数字）。
（1）下列说法正确的有___________（填选项代号）。
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．应先释放小车，后接通电源
C．电火花计时器应使用低压交流电源
D．打点计时器应放在长木板上有滑轮一端
（2）打纸带上D点时小车的瞬时速度大小为___________m/s。
（3）小车的加速度大小为____________m/s2。
【答案】 A 0.85 2.5
【解析】（1）[1]在释放小车前，小车要靠近打点计时器，先接通电源的，再释放小车，以能在纸带上打出更多的点，有利于实验数据处理和误差减小。故BCD错误，A正确。
（2）[2]纸带上D点时小车的瞬时速度大小等于CE间的平均速度
（3）[3]由逐差法，小车的加速度大小为
一、单选题
1．根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是（ ）
①时间间隔 ②位移 ③加速度 ④平均速度
A．③④ B．①② C．②③ D．①④
【答案】B
【解析】根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是时间间隔和位移，加速度和平均速度都需要计算得出，故选B。
2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是（ ）
A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
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、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
【答案】B
【解析】A．该方法选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的间隔时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，A正确，不符合题意；
B．在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的加速度略大一些较好，B错误，符合题意；
C．为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点是必要的，C正确，不符合题意；
D．如果实验中所用长木板各部分的平整程度和光滑程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差的增大，因此在实验前对所用长木板进行挑选、检查是必要的，D正确，不符合题意。
故选B。
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（ ）
A．小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点
D．两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1 s
【答案】C
【解析】A．小车在钩码的牵引下运动时，采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，A错误；
BC．上开始时密集的点，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点作为计时起点，B错误C正确；
D．选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻测量点间的时间间隔不一定取0.1 s，D错误。
故选C。
4．如图所示，这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹，已知打点计时器所接电源的周期为，要计算打点计时器打点时纸带的瞬时速度，下列做法中误差最小的是（ ）
A．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
B．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
C．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
D．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出
【答案】B
【解析】AB．平均速度
当 无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度，所以时间越短，位移越小，平均速度越接近瞬时速度，误差越小，A错误B正确；
CD．平均速度
当 无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度， 但是当 无限趋近于零时，不是接近E点的位置，而是远离，所以误差越来越大，CD错误。
故选B。
5．如图所示，根据打点计时器打出的纸带，表示物体做匀速运动的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】根据匀速直线运动的位移公式x=vt，在相等的时间内物体的位移相等，所以纸带上打出的点的间隔应是均匀的。
故选B。
二、实验题
6．用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了如图所示的一条纸带。
（1）电火花计时器使用的是___________V的___________（填“直流”或“交变”）电源；计时器打点的时间间隔为0.02 s，每隔4个点取1个计数点，依次得到了O、A、B、C、D几个计数点。
（2）小车由静止开始运动，则纸带的___________（填“左”或“右”）端与小车相连；
（3）用刻度尺量得OA=1.20 cm，OB=2.80 cm，OC=5.80 cm，OD=7.20 cm，打B点时纸带的速度大小为___________ m/s，纸带运动的加速度大小为___________ m/s2；
（4）如果当时电网中交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值___________（填“偏大”或“偏小”）；
（5）关于打点计时器的使用，下列说法正确的是___________。
A．电磁打点计时器使用的是8 V的直流电源
B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．电源的电压越高，打点的时间间隔就越小
【答案】 220 交变 左 0.23 0.40 偏小 BC
【解析】（1）[1][2]电火花计时器使用220 V的交变电源。
（2）[3]小车从静止开始做加速运动，相邻计数点间距变大，可知小车与纸带的左端相连；
（3）[4][5]打B点时纸带的速度
由逐差法得加速度大小为
（4）[6]如果在实验中，交流电的频率变大，那么实际打点周期变小，根据运动学公式
得，测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小；
（5）[7]A．电磁打点计时器使用的是8 V的交变电源，故A错误；
B．为了充分利用纸带，在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，故B正确；
C．由
可知，使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小，故C正确；
D．打点的时间间隔与电压无关，故D错误。
故选BC。
7．在“练习使用打点计时器的实验中”，记录的纸带如图所示，图中前几个点模糊，从A点开始每5个点取1个计数点，打点计时器的电源频率是50Hz，则小车通过B点时速度是___________m/s，小车运动的加速度是___________。（以上结果均保留三个有效数字）
【答案】 1.03 2.02
【解析】[1]由题意可知，相邻两计数点间的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得小车经B点时速度是
[2]由 x=aT2可得小车运动的加速度是
8．某小组利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。
（1）实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线和复写纸。除上述器材外，还需要使用的有_________（填选项前字母）。
A．交流电源 B．交流电源 C．秒表 D．刻度尺
（2）小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带（每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来），相邻两个计数点间的距离已在图中标出。
①根据连续相等的时间间隔内的_______________基本相等，可认为小车做匀变速直线运动。
②已知交流电源的频率为，则在打下C点时小车的速度大小为______（保留三位有效数字），小车运动的加速度大小为______（保留两位有效数字）。
【答案】 BD 位移差 0.844 1.7
【解析】解：（1）[1] AB．电火花打点计时器所接电源应为交流电源，A错误，B正确；
C．由打点计时器计算时间，所以需要秒表，C错误；
D．为测量点迹之间的距离，必须使用刻度尺，D项正确。
故选BD。
（2）①[2]设AB、BC、CD、DE、EF之间的距离分别为和，可有
因此可知，在相邻相等的时间间隔内的位移差基本相等，可判断小车做匀变速直线运动。
②[3]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得
[4]由公式可得
9．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，分别悬挂10g、50g钩码，打出如下两条纸带
（1）50g钩码牵引下打出的纸带为__________（填“甲”或“乙”）；
（2）乙图已标注3个连续计数点，计数点B的读数为________cm；
（3）根据已标注的计数点，计算打B时钩码的速度_________m/s（结果保留3位有效数字）。
【答案】 甲 32.08（32.06至32.10之间都对） 0.295（0.290至0.300之间都对）
【解析】（1）[1]纸带甲上打的点距离较大，表示纸带甲运动较快，所以纸带甲是质量较大的50g的钩码牵引下打出的。
（2）[2]刻度尺的分度值为1mm，所以估读位是0.1mm，由乙图中B点所处位置可知读数的准确值32cm，估读值为0.8mm，所以读数为
32cm+0.8mm=32.08cm
（3）[3] 打B时钩码的速度为
10．在研究匀变速直线运动规律的实验中，图示纸带记录的是小车的运动情况，A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T=0.04s，电源铭牌显示该电源频率为50Hz（计算结果均保留两位有效数字）。
（1）下列说法正确的有___________（填选项代号）。
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．应先释放小车，后接通电源
C．电火花计时器应使用低压交流电源
D．打点计时器应放在长木板上有滑轮一端
（2）打纸带上D点时小车的瞬时速度大小为___________m/s。
（3）小车的加速度大小为____________m/s2。
【答案】 A 0.85 2.5
【解析】（1）[1]在释放小车前，小车要靠近打点计时器，先接通电源的，再释放小车，以能在纸带上打出更多的点，有利于实验数据处理和误差减小。故BCD错误，A正确。
（2）[2]纸带上D点时小车的瞬时速度大小等于CE间的平均速度
（3）[3]由逐差法，小车的加速度大小为