新课标人教版高中物理必修1第二章第1节《实验：探究小车速度随时间变化的规律》同步练习.doc

登陆21世纪教育 助您教考全无忧
人教版物理高一必修1第二章
第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律同步练习
1．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间，测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，为使更接近瞬时速度，正确的措施是（　　）
A． 换用宽度更窄的遮光条
B． 提高测量遮光条宽度的精确度
C． 使滑片的释放点更靠近光电门
D． 增大气垫导轨与水平面的夹角
答案：A
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：本题中利用平均速度等效替代瞬时速度；故只能尽量减小计算平均速度的位移，即换用宽度更窄的遮光条；故A正确；BCD错误；
故选：A．
分析：明确平均速度代替瞬时速度的方法，应明确我们是利用△x趋向于0时的平均速度可近似等于瞬时速度．
练习
2． “研究匀变速直线运动”实验获得的一条纸带如图所示，已知a、b两个相邻计数点时间间隔为0.10s，则从a至b这段时间内物体的平均速度约为（　　）
A． 0.27m/s B． 0.37m/s C． 1.35m/s D． 1.85m/s
答案：A
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：根据纸带得到ab两点的位移为：x=2.70cm=0.027m
所以平均速度为：
故选：A
分析：根据纸带得到ab两点的距离，根据平均速度等于总位移除以总时间即可求解．
练习
3．如图所示是某次实验中得到的一条纸带A、B、C、D、E、分别表示纸带上连续打印的点，打点计时器所用的电源频率为50Hz．根据图示数据可知（　　）
A． 纸带做匀速运动
B． 相邻两计数点的时间间隔为0.1s
C． A与C之间纸带平均速度为0.31m/s
D． 打B点时纸带的瞬时速度为1.56m/s
答案：D
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： A、由纸带可知，BC=6.24﹣2.92=3.32cm；CD=9.95﹣6.24=3.71cm；
在任意相等的时间内，位移不相等，则纸带不是匀速运动，故A错误；
B、由于电源频率为50Hz，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.02s，故B错误；
C、根据平均速度的定义得AC段的平均速度，故C错误；
D、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，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小，，故D正确；
故选：D．
分析：A、根据相等时间内的位移之差是否为零，即可判定纸带能否匀速运动；
B、根据频率为50Hz，从而确定相邻两计数点的时间间隔；
C、根据平均速度的定义求解AC段的平均速度．
D、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，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小．
练习
4．在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应的时刻（s） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
通过计数点的速度（m/s） 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
为了计算加速度，最合理的方法是 （　　）
A． 根据任意两计数点的速度用公式 算出加速度
B． 根据实验数据画出v﹣t图，量出其倾角，由公式a=tana求出加速度
C． 根据实验数据画出v﹣t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式算出加速度
D． 依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
答案：C
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： A、在处理实验数据时，如果只使用其中两个数据，由于偶然误差的存在可能会造成最后误差较大；所以我们可以根据实验数据画出v﹣t图象，考虑到误差，不可能是所有点都整齐的排成一条直线，连线时，应该尽量使那些不能画在线上的点均匀地分布在线的两侧，这样图线上会舍弃误差较大的点，由图线上任意两点所对应的速度及时间，用公式算出加速度，所以误差小；故A错误，C正确．
B、根据实验数据画出v﹣t图象，当纵坐标取不同的标度时，图象的倾角就会不同，所以量出其倾角，用公式a=tanα算出的数值并不是加速度，故B错误．
D、这种方法是不对的，因为根本就不知道加速度是一个什么函数，如果是一个变化值这种方法完全是错误的，除非你能确定加速度是什么函数，故D错误．
故选：C．
分析：通过题目给出的数据作出速度v﹣t时间图象，解出其斜率即是小车的加速度．
练习
5．下面是一些有关高中物理实验的描述，其中正确的是：（　　）
A． 在“研究匀变速直线运动”实验中，需要平衡摩擦力
B． 在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须用天平测物体的质量
C． 在“验证力的平行四边形定则”实验中，只用一根弹簧秤无法完成
D． 在用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”的实验中不需要直接求出合外力做的功
答案：D
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： A、在“研究匀变速直线运动”的实验中，研究速度随时间变化的规律，不需要平衡摩擦力，故A错误．
B、在验证机械能守恒定律的实验中，验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要用天平测量物体的质量，故B错误．
C、在验证力的平行四边形定则的实验中，沿研究合力和分力的关系，运用一根弹簧秤可以完成，故C错误．
D、在用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”的实验中不需要直接求出合外力做的功，运用相同的橡皮筋，通过功的倍数研究．故D正确．
故选：D．
分析：通过实验的原理确定各个实验中的操作步骤是否正确，知道欧姆表的刻度盘与电流表、电压表刻度盘不同，指针偏角较小时，可知电阻较大，指针偏转较大时，电阻较小．
练习
6．如图所示为“研究物体做匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，a、b、c、d为计数点，相邻计数点时间间隔为0.1s．其中b点反映的瞬时速度为（　　）
A． 0.520m/s B． 6.47m/s C． 3.92m/s D． 5.20m/s
答案：A
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：相邻计数点时间间隔为0.1s．
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，可以求出打纸带上b点时小车的瞬时速度大小．
故选：A．
分析：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，可以求出打纸带上b点时小车的瞬时速度大小．
练习
7．以下实验中可以用打点计时器和纸带测速度进行数据处理的有（　　）
A．探究平抛运动的规律
B． 验证力的平行四边形定则
C． 探究匀变速直线运动
D． 验证弹簧弹力与弹簧形变量的关系
答案：C
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： C、验证牛顿运动定律与探究匀变速直线运动需要打点计时器，故C正确．
ABD、验证力的平行四边形定则与验证弹簧弹力与弹簧形变量的关系不需要打点计时器，故BD错误．
故选：C
分析：验证力的平行四边形定则的实验用一个力与几个分力共同作用的效果相同，即一个力与共同作用的几个力可以互相替代，采用了“等效替代法”；
探究加速度与力、质量的关系实验中，需要运用打点计时器和纸带求出物体的加速度；
探究胡克定律不需要用打点计时器和纸带．
练习
8．测匀变速直线运动加速度的实验中，接通电源与让纸带随物体开始运动，这两个操作的时间关系应当是（　　）
A． 先接通电源，后释放纸带
B． 先释放纸带，后接通电源
C． 释放纸带的同时接通电源
D． 先释放纸带或先接通电源都可以
答案：
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打更多的点，BCD错误，A正确．
故选：A．
分析：本题考查了打点计时器的具体应用，熟悉打点计时器的使用细节即可正确解答本题．
练习
9．在用电火花计时器（或电磁打点计时器）研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了一条纸带，如图所示．他按打点先后顺序选取了O、A、B、C、D五个计数点，已知相邻计数点之间的时间间隔为0.1s，用刻度尺量得OA=3.00cm、AB=3.50cm、BC=4.00cm、CD=4.50cm．由以上信息可以求出物体运动的加速度是（　　）
A． 5m/s2 B． 50m/s2 C． 0.05m/s2 D． 0.5m/s2
答案：D
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：因为连续相等时间内的位移之差等于0.50cm，根据△x=aT2得，．故D正确，A、B、C错误．
故选：D．
分析：根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，即△x=aT2求出物体运动的加速度．
练习
10．用速度传感器研究匀变速直线运动的实验中，测得小车各时刻的瞬时速度如下：
时刻（s） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
瞬时速度（cm/s） 44.0 62.0 81.0 100.0 118.0 138.0
为了求出加速度，最合理的方法是（　　）
　 A． 根据任意两个计数点的速度，用公式算出加速度
　 B． 根据实验数据画出v﹣t图象，由图线上较远两点所对应的速度及时间，用公式算出加速度
　 C． 根据实验数据画出v﹣t图象，量出其倾角θ，用公式a=tanθ算出加速度
　 D． 算出连续两个相等时间段内的加速度，再求平均值即对小车的加速度
答案：B
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： A、方法A虽能求出其加速度，由于只利用了其中的两组数据，偶然误差较大，故A错误．
B、根据实验数据画出v﹣t图象，由图线上较远两点所对应的速度及时间，用公式算出加速度，选较远的两点可以减小误差，故B正确．
C、作图法是求物体加速度的一个行之有效的方法，具有减小偶然误差的效果，但方法B也是不用的，因两坐标轴的分度大小往往是不相等的，也就是说同一组数据，可以画出许多倾角不同的图线，再加上测量角度时测量误差较大，故不能被采用，故C错误．
D、方法D也具有方法A相同的缺点，如，求平均值时，，只用了v6和v1两组数据，偶然误差较大，故D错误．
故选B．
分析：了解研究匀变速直线运动的实验中实验数据处理各种方法，知道最能减小误差的研究方法．图象法是我们物理实验中常用来研究问题的方法．
练习
11．在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，得到的记录纸带如图所示，图中的点为记数点，在每两相邻的记数点间还有4个点没有画出，则小车运动的加速度为（　　）
A． 0.2m/s2 B． 2.0m/s2 C． 20.0m/s2 D． 200.0m/s2
答案：B
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：每相邻两个计数点之间还有4个实验点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2，
整理得：．
故选：B．
分析：根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小．
练习
12．有4条用打点计时器（所用交流电频率为50Hz）打出的纸带A、B、C、D，其中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的．为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3．请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为（　　）（已知当地的重力加速度为9.791m/s2）
A． 61.0mm 65.8mm 70.7mm B． 41.2mm 45.1mm 53.0mm
C． 49.6mm 53.5mm 57.3mm D． 60.5mm 61.0mm 60.6mm
答案：C
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： A、根据△x=gT2=9.791×0.022=3.9mm，而65.8mm﹣61.0mm=4.9mm，故A错误；
B、相邻的相等时间内的位移差是一个定值，而45.1﹣41.2≠53.0﹣45.1，故B错误；
C、根据△x=gT2=9.791×0.022=3.9mm，而57.3mm﹣53.5mm=53.5mm﹣49.6mm，故C正确；
D、由数据可知，物体先加速后减速，不是自由落体运动，故D错误．
故选：C．
分析：自由落体运动是匀加速直线运动，加速度为g，相邻的相等时间内的位移差是一个定值，从而即可求解．
练习
13．一质点自O点（图中未画出）由静止开始做匀加速直线运动，依次通过A、B、C、D四点，质点在相邻两点间运动的时间均相等，已知A、B两点之间的距离为x1，B、C两点之间的距离为x2，利用上述条件可以求出的物理量是（　　）
A． 质点运动的加速度a
B． 质点经过B点时的速度vB
C． 质点从O点到A点的运动时间t
D． C点与D点间的距离x3
答案：D
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： A、根据知，因为相等的时间间隔未知，则无法求出加速度．故A错误．
B、根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，由于时间间隔未知，则无法求出质点经过B点的瞬时速度．故B错误．
C、因为A点的速度以及加速度都无法求出，所以无法求出质点从O到A的时间．故C错误．
D、根据x2﹣x1=x3﹣x2得，C与D间的距离x3=2x2﹣x1．故D正确．
故选：D．
分析：根据连续相等时间内的位移之差是一恒量可以求出质点的加速度和CD的距离，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以得出中间时刻的瞬时速度．
练习
14．如图所示纸带上ABCD是打点计时器打出一的系列连续的点，点BCD到A点的距离分别为4cm，10cm，18cm，则（　　）
A． 纸带可能做匀速直线运动 B． 纸带可能运动的越来越快
C． 纸带可能运动的越来越慢 D． 以上说法都不对
答案：B
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：由题意可知，AB=4cm； BC=10﹣4=6cm； CD=18﹣10=8cm；
因它们的时间相等，则出现位移之差相等，即为匀加速直线运动，因此B正确，ACD错误；
故选：B．
分析：根据在相等的时间内，位移之差是否相等，可知纸带的运动性质，从而即可求解．
练习
15．研究自由落体运动时，起始点O到D的时间为t，计数点A、B、C、D各点相邻时间间隔为T，为了计算纸带上C点时的重物的速度大小，其中正确的是（　　）
A． υC= B． υC=gt C． υC= D． υC=
答案：C
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，则vc=，故C正确，ABD错误；
故选：C．
分析：根据某段时间内平均速度等于中间时间的瞬时速度求出某点的瞬时速度，从而即可求解．
练习
二．填空题（共6小题）
16．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，打第四个计数点时纸带的速度大小v=　　　　　　m/s．
答案：1.92，0.768
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：根据△x=aT2，有：
在匀变速直线匀速中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小，故有：
=76.8cm/s=0.768m/s
故答案为：1.92，0.768．
分析：根据在匀变速直线匀速中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小可以求出某点的瞬时速度大小；利用逐差法可以求出小车的加速度大小．
练习
17．某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，得到了如图一条较为理想的纸带，从某点开始，已在纸带上每隔0.1s取好一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为A、B、C、D如图所示，测出AB=1.2cm，AC=3.6cm，AD=7.2cm，则打B点时小车的瞬时速度vB=　　　　　　m/s．小车运动的加速度a=　　　　　　m/s2．
答案：0.18，1.2
知识点：匀变速直线运动
解析：0.18，1.2
解答：计数点之间的时间间隔T=0.1s，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，
得： =0.18m/s
由于AB=1.2cm，AC=3.6cm，AD=7.2cm，
则BC=2.4cm，CD=3.6cm
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2，
xCD﹣xBC=xBC﹣xAB=1.2cm=aT2，
解得：a=m/s2=1.2m/s2，
故答案为：0.18，1.2
分析：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，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小；根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小．
练习
18．一位同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率是50Hz，在实验中得到点迹清晰的一条纸带，他把某一个点记作O，再选依次相邻的5个点作测量点，分别标以A、B、C、D、E，如图甲所示：
（1）打点计时器每隔　　　　　　秒打一次点；
（2）如果测得C、D两点相距2.70cm，D、E两点相距2.90cm，则小车在打D点时的速度是　　　　　　m/s；
（3）如果某同学分别算出小车各个点的速度，然后把数据标示在v﹣t图上，如乙图所示，则由此图可求得小车的加速度a=　　　　　　m/s2．
答案：（1）0.02； （2）1.40；
（3）5.0
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：（1）选依次相邻的5个点作测量点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
（2）根据匀变速直线运动的规律，打D点的速度等于CE段的平均速度，即：
vD==1.40m/s；
（2）根据描点作一条过原点的直线，如图：
直线的斜率即为小车的加速度，所以加速度a==5.0m/s2．
故答案为：（1）0.02； （2）1.40；
（3）5.0
分析：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，据此可正确解答打D点时小车的速度的大小．
在速度﹣时间图象中斜率大小表示物体加速度的大小，据此可正确解答．
练习
19．下面几个实验都用到了打点计时器或电火花计时器：
①运用装置甲完成“探究功与速度变化的关系”实验
②运用装置乙完成“验证机械能守恒定律”实验
③运用装置丙可以完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验
④运用装置丙可以完成“探究加速度与力、质量的关系”实验
（1）运用装置丙完成“探究小车速度随时间变化的规律“实验是否需要平衡摩擦阻力？　　　　　　（填“是”或“否”）
（2）如图丁为某同学在一次实验中打出的一条纸带的部分，若所用电源的频率为50Hz，图中刻度尺的最小分度为1mm，请问该条纸带是以上四个实验哪一个实验时得到的？　　　　　　（填实验的名称）
（3）由如图丁的测量，打C点时纸带对应的速度为　　　　　　m/s（保留三位有效数字）．
答案：（1）否；（2）验证机械能守恒定律的实验；（3）1.50
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：（1）在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，小车存在阻力，对其规律的研究没有影响，因此不需要平衡摩擦力；
（2）相邻的计数点间的时间间隔T=0.02s，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，
为了更加准确的求解加速度，
a==10m/s2 ．
由加速度大小可知，属于验证机械能守恒定律的实验；
（3）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，
得：=1.50m/s
故答案为：（1）否；（2）验证机械能守恒定律的实验；（3）1.50．
分析：（1）在探究中，是否存在阻力，对速度随时间变化的规律研究没有影响；
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，从而影响属于什么实验；
（3）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，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
练习
20．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示，打点计时器电源的频率为50Hz．
（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点　　　　　　和　　　　　　之间某时刻开始减速．
（2）计数点5对应的速度大小为　　　　　　m/s．（保留三位有效数字）
（3）物块减速运动过程中加速度的大小为a=　　　　　　m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值　　　　　　（填“偏大”或“偏小”）．
答案：（1）6，7 （2）1.00
（3）2.00，偏大
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：（1）从计数点6和7之间某时刻开始减速，因为相等时间内的位移越来越小．
（2）根据某段的平均速度等于中时刻的速度，则有：v5=．
（3）由纸带可知，计数点7往后做减速运动，根据作差法得：
a==﹣2.00m/s2，则加速度的大小为2.00m/s2．
在减速阶段产生的加速度的力是滑动摩擦力和纸带受的阻力，所以计算结果比动摩擦因素的真实值偏大．
故答案为：（1）6，7 （2）1.00
（3）2.00，偏大
分析：（1）通过相等时间内的位移越来越小判断从何位置开始减速；
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出计数点5对于的速度大小；
（3）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出物块减速运动的加速度大小．
练习
21．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图1所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G 7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源．
（1）设电火花计时器的周期为T，计算F点的瞬时速度vF的公式为vF=　　　　　　；
（2）他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表．以A点对应的时刻为t=0，试在图2所示坐标系中合理地选择标度，作出v﹣t图象，并利用该图象求出物体的加速度a=　　　　　　 m/s2；
对应点 B C D E F
速度（m/s） 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301
（3）如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比　　　　　　．（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
答案：，如图，0.4，不变．
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：（1）每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，所以相邻两个计数点间的时间间隔T′=5T，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，
得： =
（2）作出v﹣t图象如图所示，注意尽量使描出的点落到直线上，不能落到直线上的点尽量让其分布在直线两侧．
由速度﹣时间图象的斜率表示加速度，得：m/s2=0.4m/s2
（3）电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变．
故答案为：，如图，0.4，不变．
分析：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，可以求出打纸带上F点时小车的瞬时速度大小，根据速度﹣时间图象的斜率表示加速度解出加速度的数值，打点计时器的打点频率是与交流电源的频率相同，所以即使电源电压降低也不改变打点计时器打点周期．
练习
三．解答题（共4小题）
22．某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如图1所示，打点计时器的电源为50Hz的交流电．
（1）下列实验操作中，不正确的是　　　　　　．
A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面
C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落
D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
（2）该同学按正确的步骤进行实验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1，2，…，8，用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离，记录在纸带上，如图2所示．
计算相邻计时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，抄入表，请将表中的数据补充完整．
位置 1 2 3 4 5 6 7 8
（cm/s） 24.5 33.8 37.8 39.5 39.8 39.8 39.8
（3）分析如表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是　　　　　　；磁铁受到阻尼作用的变化情况是　　　　　　．
（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为“实验②”），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明什么？对比实验①和②的结果可得到什么结论？
答案：（1）CD
（2）39.0
（3）逐渐增大到39.8cm/s；逐渐增大到等于重力
（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用； 磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：（1）A、小磁铁竖直下落，穿过铜管，所以铜管要竖直地固定在限位孔的正下方，所以A正确；
B、纸带要穿过限位孔，并且压在复写纸下面，所以B正确；
C、手应该拉住纸带，而不是捏紧磁铁，所以C错误；
D、应该先接通打点计时器的电源，在让磁铁下落，所以D错误；
本题选错误的，故选：CD．
（2）打下4点的速度等于3、5之间的平均速度，所以v4=cm/s≈39.0cm/s
（3）根据实验数据可知，在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是逐渐增大到39.8cm/s，之后匀速运动，说明磁铁受到的阻尼作用是逐渐增大，最后等于重力的大小．
（4）磁铁在塑料管中不会产生电磁感应现象，不受阻尼作用的影响，对比实验①和②可知，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用．
故答案为：（1）CD
（2）39.0
（3）逐渐增大到39.8cm/s；逐渐增大到等于重力
（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用； 磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用
分析：（1）小磁铁竖直下落，做的是直线运动，根据打点计时器的使用方法可以判断选项的结果；
（2）根据相邻计时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，来计算4点的瞬时速度的大小；
（3）根据磁铁速度的变化情况可以得出变化的情况情况，分析速度变化的原因；
（4）塑料管不会产生电磁感应现象，与铜管中运动的情况对比明显．
练习
23．某实验小组采用如图1所示的装置研究“小车运动变化规律”．打点计时器工作频率为50Hz．
实验的部分步骤如下：
a．将木板的左端垫起，以平衡小车的摩擦力；
b．在小车中放入砝码，纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
c．将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点，断开电源；
d．改变钩码或小车中砝码的质量，更换纸带，重复b、c的操作．
（1）设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2，重力加速度为g，则小车的加速度为：a= 　　。（用题中所给字母表示）；
（2）如图2是某次实验中得到的一条纸带，在纸带上取计数点O、A、B、C、D和E，用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量，读出各计数点对应的刻度x，通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v．请将C点对应的测量xC值和计算速度vC值填在下表中的相应位置．
计数点 x/cm s/cm v/（m s﹣1）
O 1.00 0.30
A 2.34 1.34 0.38
B 4.04 3.04 0.46
C 5.00
D 8.33 7.33 0.61
E 10.90 9.90 0.70
（3）实验小组通过绘制△v2﹣s图线来分析运动规律（其中△v2=v2﹣v02，v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度，v0是O点对应时刻小车的瞬时速度）．他们根据实验数据在图3中标出了O、A、B、D、E对应的坐标点，请你在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出△v2﹣s图线．
（4）实验小组绘制的△v2﹣s图线的斜率k=　　　　　　（用题中所给字母表示），若发现该斜率大于理论值，其原因可能是　　　　　　．
答案：（1）（2）6.00，0.54
（3）如图
（4），木板的左侧垫的过高
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答： 1）设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2，重力加速度为g，
对砝码进行研究，根据牛顿第二定律得m1g﹣F=m1a
对小车进行研究，根据牛顿第二定律得F=m2a
解得：
（2）C点对应的测量xC=6.00cm，
由于每相邻两个计数点间还有1个点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.04s，
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，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
（3）画出△v2﹣s图线：
该图中计数点C对应的坐标为（5，0.20）．
（4）由匀变速直线运动的速度位移公式可知
△v2﹣s图象的斜率，斜率大于理论值，说明加速度a偏大，可能是平衡摩擦力时木板左端垫起的太高．
故答案为：（1）（2）6.00，0.54
（3）如图
（4），木板的左侧垫的过高
分析：对小车和砝码进行受力分析，根据牛顿第二定律求解加速度．
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，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
在坐标系中描出对应点，然后作出图象．
根据实验原理与实验操作分析实验误差．
练习
24．某同学用如图1所示的装置研究小车在某种布料上的运动情况．他将长木板置于水平桌面上，将其左端适当垫高，并在长木板的右半部分平整地铺上一块布料，该同学将小车以适当的初速度释放后，用打点计时器记录小车的运动情况．通过反复调整木板左端的高度，他得到一系列打上点的纸带，并最终选择了如图2所示的一条纸带（附有刻度尺）进行测量．取打点计时器的电源频率为50Hz，重力加速度g=10m/s2．
（1）请将A、B、C…J各点对应的刻度值，按照正确的读数方法填写在下表内（单位cm）．
A B C D E F G H I J
（2）根据以上数据可以判断，小车在A、E两点间做　　　　　　运动，在E、J两点间做　　　　　　运动．J点对应的小车速度为　　　　　　m/s．
（3）该同学测出长木板左端与桌面间的高度差为4cm，木板长度为80cm，则小车在布料上运动时的阻力与在木板上运动时的阻力之比为　　　　　　．
答案：（1）从A到J点，刻度依次为13.20，11.38，9.60，7.80，6.00，4.40，3.00，1.80，0.80，0.00；
（2）匀速，匀减速直线，0.35
（3）11．
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：（1）根据刻度尺的读数方法得：从A到J点，刻度依次为：13.20，11.38，9.60，7.80，6.00，4.40，3.00，1.80，0.80，0.00；
（2）从A、B、C…J各点对应的刻度值可知，小车在A、E之间，相邻计数点间的距离均相等（均为1.80cm），故小车在A、E之间作匀速运动；在E、J之间，相邻计数点间的距离依次减小，且差值相等（均为0.20cm），故小车在E、J之间匀减速运动．
根据△x=aT2可得加速度大小为
从J到I，视为反向的匀加速运动，由
解得：vJ=0.35m/s．
（3）设木板倾角为θ，则，
小车木板上匀速运动，
mgsinθ=f1，
小车在布料上匀减速运动，f2﹣mgsinθ=ma，
解得：
故答案为：（1）从A到J点，刻度依次为13.20，11.38，9.60，7.80，6.00，4.40，3.00，1.80，0.80，0.00；
（2）匀速，匀减速直线，0.35
（3）11．
分析：1、根据相邻计数点的距离不会判断小车的运动，从刻度尺上直接读出AE之间的距离，匀速运动的速度等于位移除以时间，根据匀变速直线运动的推论求解加速度．
2、根据牛顿第二定律研究A、E两点间和E、J两点间求解阻力之比．
练习
25．如图甲所示，是研究小车做匀变速直线运动的实验装置，打点计时器的工作周期为T
①实验中，必要的措施是　　　　　　．
A．细线必须与长木板平行 B．小车必须具有一定的初速度
C．小车质量远大于钩码质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力
②如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G是打好的纸带上7个连续的点．从图乙中可读得s6=　　　　　　cm，计算F点对应的瞬时速度大小的计算式为vF=　　　　　　（用题目中所给量的字母表示）
③如图丙所示，是根据实验数据画出的v2﹣2s图线（s为各打点至同一起点的距离），由图线可知：该图线的斜率表示　　　　　　，其大小为　　　　　　（保留2位有效数字），单位是　　　　　　．
答案：①A；②6.00cm；③小车加速度的大小；0.50；m/s2．
知识点：匀变速直线运动
解析：
解答：①该实验目的是研究小车做匀变速直线运动，只要小车做匀加速运动即可，对于初速度、小车质量与钩码质量关系、是否平衡摩擦力没有要求，为保证小车做直线运动细线必须与长木板平行，故BCD错误，A正确．
②刻度尺的最小刻度为mm，需要进行故读到下一位，因此读出s6=6.00cm；
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，可以求出打纸带上F点时小车的瞬时速度为：
③根据匀变速直线运动的速度位移公式有：得：
，由此可知在v2﹣2s图线中，横轴截距表示初速度的平方，斜率表示加速度的大小，
因此有：
故答案为：①A；② 6.00cm；③小车加速度的大小；0.50；m/s2．
分析：①根据实验原理可知该实验只是研究小车的匀变速直线运动，不是验证牛顿第二定律，由此可正确解答；
②根据刻度尺的读数要求得出E点读数，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，可以求出打纸带上F点时小车的瞬时速度大小．
③根据运动学规律得出v2与2s的关系式，结合数学知识，便知斜率的含义．
练习
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 28 页 （共 29 页） 版权所有@21世纪教育网