高中物理人教新课标版必修1： 实验 研究匀变速直线运动 强化训练（含解析）

考点过关练：实验研究匀变速直线运动
1．如图甲所示，用包有白纸的质量为m(kg)的圆柱棒代替纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，代替打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为20.0 mm,44.0 mm,68.0 mm,92.0 mm,116.0 mm,140.0 mm，已知电动机铭牌上标有“1200 r/min”字样，由此研究圆柱棒的运动情况．根据以上内容，回答下列问题：
(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝________s，图乙中的________端是圆柱棒的悬挂端(填“左”或“右”)．
(2)根据图乙所给的数据，可知毛笔画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD＝________m/s；圆柱棒竖直下落的加速度a=_______ m／s2．(结果保留三位有效数字)
2．某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点．其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.1s．
（1）如果小车做加速运动，则应该是纸带的________端（填“左”或“右”）与小车相连．
（2）根据纸带，可以算得B点的瞬时速度vB=________m/s，BE段的平均速度v=________m/s（要求保留3位有效数字 ）
3．实验课上同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀变速直线运动的规律．其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示，图中、、、、D是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.2s。由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度是__________，小车运动的加速度是__________。(保留两位有效数字）
4．研究性学习小组为“研究匀变速直线运动的规律”和“测当地的重力加速度”，采用了如图甲所示的装置，其中m1＝50g、m2＝150g，开始时保持装置静止，然后释放物块m2，m2可以带动m1拖着纸带打出一系列的点，只要对纸带上的点进行测量，即可研究匀变速直线运动。某次实验打出的纸带如图乙所示，0是打下的第一个点，两相邻点间还有4个点没有标出，交流电频率为50Hz。
(1)系统加速度大小为________m/s；
(2)打点5时系统的速度为________ m/s2；
(3)忽略一切阻力，某同学作出的图像如图丙所示，则当地的重力加速度g＝______m/s2。
5．某同学利用图甲的实验装置，探究物块在水平桌面上的“速度随时间变化的规律”，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，可判断出物块在相邻计数点____和____之间某时刻开始减速。
(2)打计数点5时，物块对应的速度大小v=_______m/s。（结果保留三位有效数字）
(3)物块加速运动过程中加速度的大小a=_______m/s2。（结果保留三位有效数字）
6．某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：
物块的加速度大小为______m/s2，（保留3位有效数字）；如果当时电网中交流电的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起加速度的测量值比实际值偏__________（填“大”或“小”）。
7．在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在 50Hz 的低压交 变电源上。某同学在打出的纸带上每 5 点取一个计数点，共取了 A、B、C、D、E、F 六个计数点（每 相邻两个计数点间的四个点未画出）。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为 a、b、c、d、e 段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在 xoy 坐标系中，如图所示，由此可以得到一条表 示 v-t 关系的图线，从而求出加速度的大小：
(1)请你在 xoy 坐标系中用最简洁的方法作出能表示 v-t 关系的图线（作答在图上）；
（______）
并指出哪个轴相当于 v 轴？答：______；
(2)从第一个计数点开始计时，为求出 0.15s 时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：______（选填 a、b、c、d、e 段）
(3)若测得 a 段纸带的长度为 2.0cm，e 段纸带的长度为 10.0cm，则可求出加速度的大小为______m/s2（保留两位有效数字）。
8．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中。
(1)下列操作正确的是____。
A．在释放小车前，小车应靠近打点计时器
B．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车
C．电磁打点计时器应使用低压直流电源
D．牵引小车的钩码个数越多越好
(2)如图所示是实验中得到的一条纸带，、、、、、、为个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为：、、、、、。已知打点计时器的工作频率为，则小车的加速度____(结果保留两位有效数字)。
9．在一次课外活动中，某同学用图甲所示的装置测量放在水平光滑桌面上的铁块A与金属板B间的动摩擦因数。已知铁块A的质量kg，金属板B的质量kg。用水平力F向右拉金属板B，使其一直向右运动，稳定后弹簧测力计示数如图甲所示，则A、B间的摩擦力_______N，A、B间的动摩擦因数=__________。（g取10m/s2）。该同学还将纸带连接在金属板B的后面，通过打点计时器连续打下一系列的点，得到如图乙所示的纸带，图中相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，可求得拉金属板的水平力F=___________N。
10．某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个测量点．其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为，完成下面问题．
(1)根据打点计时器打出的纸带，我们可以直接得到的物理量是
A．时间间隔 B．加速度
C．瞬时速度 D．平均速度
（2）根据纸带上各个测量点间的距离，某同学已将1、2、3、5点对应的时刻的瞬时速度进行计算
并填入表中，请你将4点对应的时刻的瞬时速度填入表中；（要求保留3位有效数字）
瞬时速度 v1 v2 v3 v4 v5
数值(m/s) 0.165 0.214 0.263
0.363
（3）在图所示的直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．
（4）由图像求出小车的加速度
11．在做研究匀变速直线运动的实验中根据要求打出了一段纸带来研究其运动情况，如图所示。设O为计数的起始点，各计数点之间的时间间隔为0.1 s，则打计数点2时物体的瞬时速度为_____m/s，物体的加速度为_____m/s2，计数点1与起始点O的距离s为_____cm。
12．在“研究匀变速直线运动”的实验中，小车拖着纸带做匀加速直线运动，打出的一条纸带如图所示，A、B、C、D是纸带上的四个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点未画出。打点计时器所接交流电源的频率为50Hz。
(1)A、D两点中先打出的是___________(选填“A”或“D”)点
(2)A、B两点间的距离为___________cm。
(3)打点计时器打B点时小车的速度大小为___________m/s，打C点时小车的速度大小为___________m/s。(结果均保留两位有效数字)
(4)根据(3)中结果，可得小车运动的加速度大小为___________m/s2(结果保留两位有效数字)。
13．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，各个计数点已经在纸带上标出，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f＝50Hz的交流电源。
(1)该实验_______平衡摩擦力，_______满足钩码的质量远远小于木块的质量；（填“需要”“不需要”）
(2)打下计数点6时纸带的速度v6=___________________(用给定字母表示)；
(3)物体的加速度为a=_____________________________(用给定字母表示)；
(4)如果交变电流的频率f>50Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)。
14．小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时，由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：
（1）下列哪些器材是多余的_______；
①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④细绳⑤纸带⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板
（2）为达到实验目的，还需要的器材是________；
（3）在该实验中，下列说法中正确的是________；
A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端
B．开始实验时小车远离打点计时器一端
C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车
D．牵引小车的钩码个数越多越好
（4）实验得到的一条纸带如图所示，打点计时器电源频率为50Hz，其中相邻的两个计数点还有4个点未画出，则根据纸带，回答下列问题：
①相邻两个点之间的时间间隔为_______s;
②根据纸带上的数据，则计数点1时小车对应的速度为：v1=__m/s;
③据此可求出小车从1到3计数点内的加速度为a=__m/s2。（本题所有计算结果均保留两位小数）。
15．将打点计时器接在周期为的交流电源上，测定小车做匀加速直线运动的加速度，得到如图所示的一条纸带，从比较清晰的点开始起，取若干个计数点，分别标上0、1、2、3…（每相邻的两个计数点间有4个计时点未标出），测得0与1两点间的距离，3与4两点间的距离，则可确定该纸带的________（选填“左”或“右”）端连在小车上，小车在0与1两点间的平均速度为________，小车的加速度为________。
参考答案
1．0.05； 左； 1.60； ；
【解析】
（1）电动机每秒钟转圈，电动机的转速，所以周期，圆柱棒竖直自由下落，速度越来越大，因此毛笔所画出的记号之间的距离越来越大，因此左端的记号后画上，所以左端是悬挂端．
（2）匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于这一段的平均速度，
加速度．
2．左； 0.400； 0.533；
【解析】
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，根据平均速度定义求解BE段的平均速度．
【详解】
（1）[1]．小车拖动纸带运动时做匀加速直线运动，所以速度越来越大，故相等的时间间隔内位移越来越大，所以纸带应与纸带的左端相连；
（2）[2][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，有：
BE段的平均速度为
．
【点睛】
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．
3．0.48 0.60
【解析】
[1]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
[2]小车运动的加速度是
4．4.8 2.4 9.6
【解析】
(1) [1]据题意，从纸带可以求出系统的加速度
而相邻计数点之间时间间隔为，则加速度为。
(2)[2]计数点5的瞬时速度为
(3)[3]根据
整理得
则图像斜率为
重力加速度为。
5．6 7 1.00 2.00
【解析】
（1）[1][2]从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，且相邻两点之间的位移之差在误差允许范围内，可以认为相等，是匀加速运动；在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，且相邻两点之间的位移之差在误差允许范围内，可以认为相等，是匀减速运动；所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速；
（2）[3]每5个点取1个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，由纸带可知
（3）[4]减速运动过程中，根据逐差法得：
6．2.01 大
【解析】
[1][2]根据匀变速直线运动的规律，结合逐差法得：
即
如果当时电网中交流电的频率是f=49Hz，则实际测量的周期偏小，故加速度的测量值偏大。
7． y b 2.0
【解析】
(1)[1][2] 由于纸带的高度之比等于中间时刻速度之比，也就是说图中a段纸带高度代表0.05s时的瞬时速度，b纸带高度代表0.15s时的瞬时速度，c纸带高度代表0.25s时的瞬时速度，d的高度代表0.35s时的瞬时速度，e代表0.45s时的瞬时速度；所以在xOy坐标系中y轴相当于v轴，图像如图
(2)[3] b纸带高度代表0.15s时的瞬时速度，所以为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出b段纸带的长度。
(3)[4] 若测得a段纸带的长度为2.0cm，则
e段纸带的长度为10.0cm，则
则可求出加速度的大小为
8．AB
【解析】
(1)[1]A．在释放小车前，小车应在靠近打点计时器处，故A正确；
B．应先通电后释放小车，故B正确；
C．电磁打点计时器应使用低压交流电源，故C错误；
D．钩码个数应适当，钩码个数少，打的点很密，钩码个数多，打的点少，都会带来实验误差，故D错误。
故选AB。
(2)[2]相邻两计数点间的时间，由可得
代入数据解得
9．2.50 0.25 6.50
【解析】
[1][2]A处于平衡状态，所受摩擦力等于弹簧秤示数
2.50N
根据
解得
[3]由题意可知，金属板做匀加速直线运动，根据
则加速度为
对B受力分析，根据牛顿第二定律有
解得
10．（1）A
（2）0.314
（3）图略
（4）0.495m/s2
【解析】
（1）能直接从纸带得到的是点间距和对应的时间间隔，故选A；
（2）4点瞬时速度等于第3与第5点间的平均速度，故
（3）如图所示；
（4）图线的斜率表示加速度，故：
11．0.75 3 3
【解析】
由匀变速直线运动某段时间的平均速度等于这段时间中点的瞬时速度，则打计数点2时物体的瞬时速度为
用逐差法求物体的加速度为
由图可知
再由匀变速直线运动求
即计数点1与起始点O的距离s为
12．A 0.70 0.080 0.10 0.20
【解析】
(1)[1]因为小车做匀加速直线运动，所以相同的时间内发生的位移越来越大，先打的点迹会密一些，故为先打的点；
(2)[2]由于刻度尺的分度值为，根据刻度尺的读数法则可知，两点间的距离为0.70cm；
(3)[3][4]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，打点计时器打点时小车的速度大小为：
打点计时器打点时小车的速度大小为：
(4)[5]根据(3)中结果，可得小车运动的加速度大小为
13．不需要 不需要 偏小
【解析】
(1)[1][2]本实验是研究匀变速直线运动的规律，即只需要测出木块运动的加速度和速度，而不需要测出合外力的大小，故不需要平衡摩擦力，也不需要满足钩码的质量远远小于木块的质量；
(2)[3]相邻计数点有四个点没有画出，则时间间隔为
根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有
(3)[4]根据匀变速直线运动的判别式有
可求得平均加速度为
(4)[5]根据匀变速直线运动的判别式可知加速度的测量值为
故频率f>50Hz时，测量值的频率偏小，所求得的加速度偏小。
14．②⑧ 刻度尺 C 0.1 0.36 0.38
【解析】
（1）[1]．下列器材多余的是：②天平；⑧秒表。
（2）[2]．为达到实验目的，还需要的器材是刻度尺；
（3）[3]．A．打点计时器应固定在长木板上远离滑轮一端，选项A错误；
B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端，选项B错误；
C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，选项C正确；
D．牵引小车的钩码个数要适当，并非越多越好，选项D错误；
故选C。
（4）①[4]．相邻的两个计数点还有4个点未画出，则相邻两个点之间的时间间隔为T=0.1s；
②[5]．根据纸带上的数据，则计数点1时小车对应的速度为

③[6]．由纸带可知从1到3计数点内 由可得
15．左 0.3 0.6
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3] 小车做匀加速直线运动，故点迹间距越来越大，则可确定该纸带的左端连在小车上，小车在0与1两点间的平均速度为
根据 ，小车的加速度为