鲁科版2023-2024学年高一物理上学期（必修1）同步练习-3.2匀变速直线运动实验探究

鲁科版2023-2024学年高一物理上学期（必修1）同步练习- 3.2 匀变速直线运动实验探究
一、实验题
1．（1）某同学要进行探究匀变速直线运动实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上（填编号）：
①打点计时器；　②天平；　③低压交流电源；
④低压直流电源；　⑤细绳和纸带；⑥钩码和小车；
⑦秒表； ⑧一端有滑轮的长木板；　⑨刻度尺。
（2）把纸带的下端固定在重物上，上端用手提着，纸带穿过打点计时器，接通电源后将纸带释放，重物便拉着纸带下落，纸带被打出一系列点，其中有一段如下图，纸带的哪端与重物相连？ 。（填左端或右端）
（3）A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间时间间隔为0.1 s，则vB= m/s，a= m/s2 （结果保留2位有效数字）
（4）家庭低压交流电源的频率是50Hz，由于实验过程中电源不稳定，频率变为小于50 Hz，如果实验者在测定匀变速直线运动的加速度时不知道，这样计算出的加速度值与真实值相比 。（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
2．某同学用打点计时器、纸带做研究小车沿斜面运动的实验。选出的一条纸带如下图所示，O、A、B、C、D是五个计数点，相邻计数点的时间间隔为0.1s，用毫米刻度尺测得OA=6.64cm，AB=8.16cm，BC=9.70cm，CD=11.23cm。则B点的速度= m/s，小车的加速度为 m/s2。
3．“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的装备。某同学为了测量“枪头”的冲击频率，如图（a）将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带。启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下系列点迹。更换纸带，重复操作，得到多条纸带，选取点迹清晰的纸带并舍去密集点迹，完成下列实验内容：
（1）该同学发现点迹有拖尾现象，他在测量各点间距时，以拖尾点迹左侧边沿为测量点，如图（b）。则纸带的 （选填“左”“右”）端连接重锤；若取重力加速度为，可算得“枪头”的冲击频率为 Hz。A点对应的速度为 m/s；（计算结果均保留两位有效数字）
（2）该次实验产生误差最主要的原因是“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动。该原因导致冲击频率的测量值 实际值（选填“大于”“小于”）。
4．某实验小组用如图甲所示的装置研究匀变速直线运动，使用的交变电源的频率为50Hz，得到如图乙所示的纸带，请回答下列问：
（1）下列关于实验的说法正确的是 。
A．电火花打点计时器使用10V以下的交流电源
B．应先释放小车再接通电源
C．释放小车时，应靠近打点计时器
D．本实验需要平衡摩擦力
（2）如果每隔4个点取一个计数点，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，则打计数点E时小车的速度为 m/s，小车的加速度为 m/s2。（结果保留两位有效数字）
5．在探究“小车做匀变速直线运动的规律”的实验中：
（1）以下实验操作步骤正确的是 。
A．将电火花打点计时器固定在长木板的一端，并接在干电池组上
B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
C．细绳一端拴在小车前端，跨过定滑轮，另一端挂着适当数量的钩码
D．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，松开纸带，再接通电源
（2）实验中得到一条纸带如图，所用电源的频率为50Hz，在纸带上选择O、A、B、C、D、E、F这7个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，测得OA=1.24cm、AB=1.60cm、BC=1.95cm、CD=2.32cm、DE=2.68cm、EF=3.04cm。由此可以算出打E点时小车的速度大小为 m/s，小车的加速度大小为 m/s2。（计算结果均保留两位有效数字）
（3）若实验时电源频率大于50Hz，则打下E点时小车的实际速度 测量速度（选填“大于”“小于”或“等于”）。
6．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）
（1）由图（b）可知，小车在桌面上是 （填“从右向左”或“从左向右”）运动的。
（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中点位置时的速度大小为 m/s，加速度大小为 。（结果均保留两位有效数字）
7．如图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点取一个计数点，但第3个计数点没有画出，由图中数据可求得：（计算结果保留两位有效数字）。
（1）该物体的加速度为 m/s2；
（2）第3个计数点与第2个计数点的距离约为 cm；
（3）打第2个点时，该物体的速度为 m/s。
8．某同学在“用打点计时器研究匀变速直线运动规律”的实验中，小车带着纸带运动，打点计时器在纸带上打出如下图所示的点迹。从比较清晰的某点起，取五个计数点，记为0、1、2、3、4，测得，，，。
（1）我国民用交流电的频率为，请计算出打点“3”时小车的瞬时速度大小 ；小车的加速度大小为 。（结果均保留三位有效数字）
（2）如果实验时电网中交流电的实际频率是，仅考虑电源频率产生的误差，则（1）问中所测速度大小v的相对误差为 ％。（保留一位有效数字）
9．某同学将打出的一条纸带按打点先后顺序每5个点取1 个计数点，得到了 O、A、B、C、D 等几个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔 t为0.1s ，如图所示。用刻度尺量得OA=1.50cm ，AB=1.90cm ，BC=2.30cm ，CD=2.70cm 。由此可知，纸带的加速度大小为 m/s2，打 B 点时纸带的速度大小为 m/s。
10．某同学用图（甲）所示实验装置探究小车做匀变速直线运动的规律。图（乙）为得到的某条清晰纸带的一部分。A、B…E是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出，C、E间的计数点D未标出，交流电源的频率为50Hz。
(1)实验时，必须进行的是 （填选项字母）；
A．平衡摩擦力
B．调节滑轮高度，使细线与长木板平行
C．选择所挂钩码的质量m远小于小车的质量M
(2)打出D点时小车的速度大小为 m/s，加速度大小为 m/s2。（结果均保留2位小数）
11．图甲为测定木块与长木板之间动摩擦因数的实验装置示意图，其中打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，长木板水平固定在桌面上。
(1)实验时，需要调整定滑轮的高度，其目的是使与木块相连的细线和长木板 ；
(2)图乙为木块在水平木板上带动纸带运动时打出的一条纸带的一部分，、、、、为计数点，相邻两计数点间还有4个打出的点未画出，相邻计数点的间距、、、，则木块加速度的大小 ；
(3)测得砝码盘和砝码的总质量与木块的质量之比为13，重力加速度取，则木块与长木板间动摩擦因数 。
参考答案：
1． ②④⑦/②⑦④/④②⑦/④⑦②/⑦②④/⑦④② 左端 0.26 0.40 偏大
【详解】（1）[1]该实验中需要：①打点计时器，用来给纸带打点；③低压交流电源，用来给电磁打点计时器供电；⑤细绳和纸带；⑥钩码和小车；⑧一端有滑轮的长木板；⑨刻度尺，用来对纸带进行测量；
不需要：②天平，因实验中不需要测量重物的质量；④低压直流电源，打点计时器要用低压交流电源供电，则不需要低压直流电源；⑦秒表，打点计时器本身就是计时仪器，则不需要秒表，故实验中不需要的器材为②④⑦。
（2）[2]重物做匀加速直线运动，故纸带的左端与重物相连。
（3）[3]由匀加速直线运动规律可得
[4]用逐差法求加速度
（4）[5]根据打点周期与电源频率的关系
所以
故当时，可得，所以计算出的加速度值与真实值相比偏大。
2．
【详解】[1]打点计时器打出的纸带中，由于某一段中间时刻的瞬时速度等于这一段的平均速度，所以
[2]由逐差法可得小车的加速度为
3． 左 40 1.5 大于
【详解】（1）[1]重物自由落体，速度越来越大，纸带点迹间的距离越来越大，故纸带的左端连接重锤；
[2]由匀变速直线运动的推论逐差法
整理得
[3]A点的速度为
（2）[4]“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动，使得重物下落的加速度小于自由落体加速度，故计算频率时，代入得加速多过大，导致测量结果偏大。故测量值大于实际值。
4． C 0.25 0.20
【详解】(1)[1]A.电火花打点计时器使用220V的交流电源，选项A错误；
B.打点计时器刚接通电源时，打点并不稳定，所以应等稳定之后再进行实验，故应先接通电源，稳定后再释放小车，选项B错误；
C.释放小车的时候，应靠近打点计时器，这样可以使用到尽可能多的纸带，选项C正确；
D.本实验研究的是匀变速直线运动，不需要平衡摩擦力，选项D错误。
故选C。
(2)[2]因为每隔4个计时点取一个计数点，所以相邻两点间的时间间隔为
t=0.1s
所以打E点时小车的速度为
[3]根据逐差法求得加速度
5． BC 0.29 0.35/0.36/0.37 大于
【详解】（1）[1]A．将电火花打点计时器固定在长木板的一端，并接在交流电源上，选项A错误；
B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔，选项B正确；
C．细绳一端拴在小车前端，跨过定滑轮，另一端挂着适当数量的钩码，选项C正确；
D．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，接通电源，再松开纸带，选项D错误；
故选BC。
（2）[2][3]相邻两计数点之间还有四个点未画出，则T=0.1s可以算出打E点时小车的速度大小为
小车的加速度大小为
（3）[4]若实验时电源频率大于50Hz，则打点周期小于0.02s，计算时还用0.02s计算，得到的测量速度偏小，则打下E点时小车的实际速度大于测量速度。
6． 从右向左 0.19 0.038
【详解】.
（1）[1]用手轻推一下小车，小车在桌面上做减速运动，根据桌面上连续6个水滴的位置可知，小车从右向左做减速运动。
（2）[2]已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，那么各点时间间隔为
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有
[3]根据匀变速直线运动的推论公式
可以求出加速度的大小，得
负号表示方向相反。
7． 0.74 4.4 0.40
【详解】由题意可知：相邻计数点间的时间间隔为
（1）[1]1、2计数点中间时刻的瞬时速度为
4、5计数点中间时刻的瞬时速度为
则加速度为
（2）[2]设1、2间的位移为，2、3间的位移为，由匀变速直线运动的推论
得
代入数据得
（3）[3]打第2个点时的瞬时速度等于打1、3之间的平均速度，为
8． 0.403 0.750 2
【详解】(1)[1]依题意，纸带上相邻计数点的时间间隔为
根据一段时间的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度，可得打点“3”时小车的瞬时速度大小
[2]根据逐差法，可得小车的加速度大小
(2)[3]相对误差为
9． 0.4 0.21
【详解】[1][2] 根据逐差法得
打 B 点时纸带的速度大小为
10． B 0.96 2.00
【详解】(1)[1] A．探究小车做匀变速直线运动的规律时不需要平衡摩擦力，A错误；
B．调节滑轮高度，使细线与长木板平行，B正确；
C．探究小车做匀变速直线运动的规律时，不需要选择所挂钩码的质量m远小于小车的质量M，C错误。
故选B。
(2)[2] 打出D点时小车的速度大小为
[3]加速度大小为
11． 平行 1.0 0.20
【详解】(1)[1] 实验过程中，为了使细线拉力与运动方向平行，需要调整定滑轮高度，使细线与长木板平行。
(2)[2] 相邻两计数点间还有4个打出的点未画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为：T=0．1s，根据运动学公式△x=aT2得：
(3)[3] 砝码盘和砝码的质量为m，木块的质量为3m，对系统研究，根据牛顿第二定律得：
解得：
试卷第1页，共3页
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