3.2 匀变速直线运动的实验探究 同步练习（含答案解析） (1)

3.2
匀变速直线运动的实验探究
同步练习
基础巩固
1.利用打点计时器测定物体做匀变速直线运动的加速度时，在纸带上所打的一系列点，如图3－2－14所示，各相邻的计数点的距离分别为sⅠ、sⅡ、sⅢ…，则下面各关系式中不正确的是
(　　)
A．sⅡ－sⅠ＝aT2
B．sⅢ－sⅠ＝2aT2
C．sⅡ－sⅠ＝sⅢ－sⅡ
D．sⅢ－sⅡ＝
解析：对于匀变速直线运动，连续相等时间内的位移之差是恒量，即Δs＝aT2.对应该题有sⅡ－sⅠ＝sⅢ－sⅡ＝aT2.而sⅢ－sⅠ＝sⅢ－sⅡ＋sⅡ－sⅠ＝2aT2.所以A、B、C均正确，只有D错．
答案：D
2．采用下列哪些措施，有利于减小纸带受到的摩擦而产生的误差
(　　)
A．改用电流6
V电源
B．电源电压越低越好
C．使用平整不卷曲的纸带
D．使物体的运动方向与纸带在一条直线上
解析：纸带受到的摩擦主要指纸带与振针、限位孔之间的摩擦，打点计时器必须使用交流电，故A错．其电压低可减小摩擦，若过低打出的点会很不清晰，故B亦错．使用平整不卷曲的纸带且使纸带与物体的运动方向一致，可减少纸带与限位孔等之间的摩擦，故C、D都对．
答案：CD
3．在实验中，下列关于计数点间时间间隔的说法中，正确的是
(　　)
A．隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10
s
B．隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08
s
C．隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08
s
D．隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10
s
解析：隔四个点取一个计数点，是指两相邻的计数点之间还有四个点，与每打五个点取一个计数点是一样的．
答案：A
4．一个质点正在做匀加速直线运动．用固定在地面上的照相机对该质点进行闪光照相，闪光时间间隔为1
s，分析照片所得的数据，发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移动了2
m；在第3次、第4次闪光的时间间隔内移动了8
m．由此可以求得
(　　)
A．第1次闪光时质点的速度
B．质点运动的加速度
C．从第2次闪光到第3次闪光这段时间内质点的位移
D．质点运动的初速度
解析：由于不能确定质点运动的初始位置，因而不能求质点运动的初速度．如右图所示，质点的加速度为a，则
s3－s1＝2aT2,8－2＝2a×12，a＝3
m/s2
s2－s1＝aT2，s2＝s1＋aT2＝2
m＋3×12
m＝5
m
即第2次闪光到第3次闪光这段时间内的位移为5
m，
v2＝＝
m/s＝3.5
m/s
v2＝v1＋at，v1＝v2－at＝3.5
m/s－3×1
m/s＝0.5
m/s
即第1次闪光时质点的速度为0.5
m/s.
答案：ABC
5．关于纸带上打点间隔的分析，下列说法正确的是
(　　)
A．沿着点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，说明纸带在做加速运动
B．沿着点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，说明纸带在做减速运动
C．纸带上点间间隔相等，表示纸带是匀速运动的
D．纸带上点间间隔相等，表示纸带是变速运动的
解析：纸带上点间间隔相等，由v＝知纸带运动是匀速的，若沿点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，即Δx变小而时间Δt不变，说明纸带在做减速运动．
答案：BC
6．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，对于减小实验误差．下列方法有益的是
(　　)
A．把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位来选取计数点
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、点间隔适当的那一部分进行测量、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：ACD
知能提升
7．在“匀变速直线运动的实验探讨”中，用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动情况．在这一实验中，某同学操作以下实验步骤：
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器，先放开纸带，再接通电源．
B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路．
C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码．
D．取下纸带．
E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．
其中错误或遗漏的步骤有：
(1)_____________________________________________________________；
(2)_____________________________________________________________．
将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上___________________.
解析：实验过程中要规范步骤，释放纸带前应先接通电源，取下纸带前应先断开电源，故在A中顺序错，在D中有遗漏，实验合理顺序为：B→E→C→A→D.
答案：(1)A中应先接通电源，再释放纸带
(2)D中取纸带前应先断开电源　顺序为：B→E→C→A→D
8．一小球沿光滑斜面向下运动，用每隔0.1
s曝光一次的频闪照相机拍摄下不同时刻小球的位置照片如图3－2－15所示，选小球的五个连续位置A、B、C、D、E进行测量，测得距离s1、s2、s3、s4数据如下表格所示．
s1(cm)
s2(cm)
s3(cm)
s4(cm)
8.20
9.30
10.40
11.50
(1)小球沿斜面下滑的加速度大小为________m/s2(保留三位有效数字)；
(2)根据以上数据求出小球通过位置C和位置A的速度分别为________m/s和________m/s(保留三位有效数字)．
解析：(1)根据Δs＝aT2，得a＝＝1.10
m/s2.
(2)根据vC＝＝0.985
m/s，vA＝vC－2aT＝0.765
m/s.
答案：(1)1.10　(2)0.985　0.765
9．实验中，图3－2－16所示为一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1
s.
(1)根据纸带可判定小车做________运动．
(2)根据纸带计算各点瞬时速度，vD＝________m/s，vc＝________m/s，vB＝________m/s.在图3－2－17所示坐标系中作出小车的v-t图线，并根据图线求出a＝________.
(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________m/s，此速度的物理意义是________．
解析：(1)根据纸带提供的数据可知sBC－sAB＝sCD－sBC＝sDE－sCD＝12.60
cm.
在误差范围内相等，故判断小车做匀加速直线运动．
(2)根据v＝可知
vD＝
m/s＝3.90
m/s
vC＝
m/s＝2.64
m/s
vB＝
m/s＝1.38
m/s
作出v-t图线如图所示
根据图线斜率知a＝12.60
m/s2.
(3)由图知：交点的速度为0.12
m/s，表示零时刻小车经A点的速度．
答案：(1)匀加速直线
(2)3.90　2.64　1.38　图见v-t图线　12.60
m/s2
(3)0.12　表示零时刻小车经A点的速度
10．一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号．如图3－2－18所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻．摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0.5
s，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06
m/s，v3＝________
m/s，v4＝0.18
m/s，v5＝________
m/s.在坐标图中作出小球的速度—时间图象(保留描点痕迹)．
解析：如题图所示，s2＋s3＝0.12
m，则v3＝＝
m/s＝0.12
m/s，又s4＋s5＝0.24
m，则v5＝＝
m/s＝0.24
m/s.其v-t图象如图所示．
答案：0.12　0.24　图见v-t图线
11．打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，图3－2－19中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题．
　　　　　　
甲　　　　　　　　
乙
(1)甲图是________打点计时器，电源采用的是________．
(2)乙图是________打点计时器，电源采用的是________．
(3)在某次实验中，物体拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为50
Hz，实验得到的一条纸带如图3－2－20所示，纸带上每相邻的两个计数点之间都有4个点未画出．按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，实验中用直尺量出各计数点到0点的距离如图所示(单位：cm)
①在计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为v1＝________
m/s，物体的加速度a＝________
m/s2.(保留两位有效数字)
②该同学在测量的时候没有将计数点5的数值记录下来，根据前面的数值可以推算出计数点5到0点的距离为______cm.
解析：(1)电磁　低压交流电4
V～6
V.
(2)电火花，交流220
V.
(3)①由于交流电的频率为50
Hz，打点周期为0.02
s，所以计数周期T＝5×0.02
s＝0.1
s．据vn＝得计数点1对应的速度v1＝＝
m/s＝0.18
m/s；逐差法求加速度a＝＝＝
m/s2＝0.75
m/s2.
②因为相邻相等时间内的位移之差Δs＝s4－s3＝s3－s2＝s2－s1＝0.75
cm.所以s5＝s4＋Δs＝(10.10－6.45)cm＋0.75
cm＝4.40
cm.故计数点5到0点的距离为l5＝l4＋s5＝10.10
cm＋4.40
cm＝14.50
cm.
答案：(1)电磁　低压交流电4
V～6
V
(2)电火花　交流220
V
(3)①0.18　0.75　②14.50
12.图3－2－21是某一做直线运动的小车(后连纸带)通过打点计时器时打出的一段纸带，图中的0、1、2、3、4、5、6为按时间顺序选取的七个计数点，每相邻两个点中间都有四个点未画出．用米尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离分别是8.78
cm、16.08
cm、21.87
cm、26.16
cm、28.84
cm、30.07
cm.请作出其v-t图象，并分析小车的运动特点．
解析：利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度，求出图中计数点1、2、3、4、5五个时刻的速度：v1＝＝80.4
cm/s，v2＝＝65.45
cm/s，v3＝＝50.40
cm/s，v4＝＝34.85
cm/s，v5＝＝19.55
cm/s.作出v-t图象如右图所示，显然，小车速度随时间均匀减小，小车做匀减速直线运动．
答案：图见v-t图线
图3－2－14
图3－2－15
图3－2－16
图3－2－17
图3－2－18
图3－2－19
图3－2－20
图3－2－21