3.2 匀变速直线运动的实验探究 同步练习（含答案解析） (3)

3.2
匀变速直线运动的实验探究
同步练习
1.“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器（所用交流电的频率为50
Hz），得到如图所示的纸带.图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（
）
A.实验时应先放开纸再接通电源
B.（s6-s1）等于（s2-s1）的6倍
C.由纸带可求出计数点B对应的速率
D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02
s
【解析】选C.实验时应先接通电源，再放开纸带，A错误；s2-s1=aT2,而s6-s1=5aT2,故s6-s1=5(s2-s1),B错误；计数点B对应的速率vB=
，故C正确；相邻两个计数点间的时间间隔T＝0.02
s×5=0.10
s,故D错误
2.关于“匀变速直线运动的实验探讨”的实验操作，下列说法错误的是（
）
A.长木板不能侧向倾斜
B.在释放小车前，小车必须紧靠在打点计时器上
C.应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车
D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
【解析】选B.实验过程中，长木板不能倾斜，A正确，在释放小车前，小车应在靠近打点计时器处，不能紧靠在打点计时器上，故B不正确，应先通电，后放小车，故C正确，不要让小车碰在定滑轮上，D正确.
3.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.为了计算加速度，合理的方法是（
）
A.根据任意两计数点的速度，用公式a=
算出加速度
B.根据实验数据画出v-t图象，量取其倾角α,由公式a=tan
α求出加速度
C.根据实验数据画出v-t图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a=
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
【解析】选C.方法A偶然误差较大，方法D实际上是由始、末两个速度决定，偶然误差也较大，故A、D不正确.只有利用实验数据画出的v-t图象，才能充分利用各次的数据减小偶然误差，故C方法正确.
方法B是错误的，因为在物理图象中，两坐标的分度可以任意选取，根据同一组数据，在不同的坐标系可以做出倾角不同的图象，由公式a=tan
α求出的加速度也会不同，而物体的加速度是一个定值，因此，只有在同一个坐标系中才能通过比较图线倾斜程度的方法比较加速度的大小，但不能用a=tan
α计算加速度.
4.如图是研究物体做匀变速直线运动的实验得到的一条纸带（实验中打点计时器所接低压交流电源的频率为50赫兹），从O点后开始每5个计时点取一个计数点，依照打点的先后顺序依次编为0、1、2、3、4、5、6,
测得s1=5.18
cm,s2=4.40
cm,
s3=3.62
cm,s4=2.78
cm,s5=2.00
cm,s6=1.22
cm.
（1）相邻两计数点间的时间间隔为_______
s.
（2）物体的加速度大小a=
_______m/s2,方向________
（选填“A→B”或“B→A”）.
（3）打点计时器打计数点3时，物体的速度大小v3=__________
m/s
【解析】（1）相邻两计数点间的时间间隔T＝0.02×5
s=0.10
s.
（2）由逐差法得加速度
=-0.80
m/s2,
方向由A→B.
(3)打计数点3时的速度
m/s=0.32
m/s
答案：（1）0.10
（2）0.80
A→B
（3）0.32
5.实验中，如图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.在如图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运动.
（2）根据
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
（2）3.90
2.64
1.38
图见解析
12.60
m/s2
（3）0.12
表示零时刻小车经A点的速度
6.打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，图中甲、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.
（1）乙图是______（选填
“电磁”或“电火花”）计时器，电源采用的是______（选填“交流4
V～6
V”或“交流220
V”）.
（2）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所示，纸带上每相邻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）乙图是电火花计时器、电源是交流220
V
（2）①v1=
m/s=0.18
m/s
a=
=0.75
m/s2
②由s5-s4=aT2得
s5=s4+aT2=3.65×10-2
m+0.75×0.01
m
=4.40×10-2
m.
故s05=10.10
cm+4.40
cm=14.50
cm
答案：（1）电火花
交流220
V
（2）①0.18
0.75
②14.50
7.某同学在探究小车运动规律的实验中获得一条点迹清晰的纸带，如图所示，若该同学从A点开始计时，每隔T＝0.10
s选一个计数点，选择了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，测量结果为
Δs1=1.60
cm,Δs2=2.40
cm,Δs3=3.24
cm,Δs4=
3.96
cm,Δs5=4.80
cm,打点计时器每隔0.02
s打点一次.
（1）判断小车做什么运动；
（2）求打计数点A和G时小车的速度；
（3）求小车的加速度.
【解析】（1）根据记录的数据计算打B、C、D、E、F各点时小车的速度，
vB=
m/s＝0.40
m/s
vC=
m/s＝0.60
m/s
同理得：vD=0.81
m/s
vE=0.99
m/s
vF=1.20
m/s
比较vB、vC、vD、vE、vF不难发现在误差范围内由vB到vF速度的增量相等，即在相同的时间内速度的增量相同，因此小车做匀加速直线运动.
（2）由（1）中结论可得
vB-vA=vC-vB,
即vA=2vB-vC=0.20
m/s
同理得vG＝2vF-vE＝1.41
m/s
（3）由加速度定义式a=
得：
a1=
=2.0
m/s2,
a2=
=2.1
m/s2，
同理得a3=1.8
m/s2,
a4=2.1
m/s2
故a=
＝2.0
m/s2
答案：(1)匀加速直线运动
(2)0.20m/s
1.41
m/s
(3)2.0
m/s2