高中物理人教新课标版必修1： 实验 研究匀变速直线运动 针对训练（含解析）

考点针对训练：实验研究匀变速直线运动
1．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)记录了桌面上连续的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___运动的。
A．从右向左 B．从左向右
（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A点位置时的速度大小为______m/s，加速度大小为_________m/s2.(结果均保留2位有效数字)
2．如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时问间隔为T＝0.10s，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm，则A点处瞬间速度大小是________m/s，小车运动的加速度计算表达式为___________________，加速度的大小是________m/s2．（计算结果保留两位有效数字）
3．如图是“研究匀变速直线运动”的实验中得到的一条纸带，从O点开始每5个计时点取一个计数点，依照打点的先后依次编为1、2、3、4，5，6，量得，，、、，，已知计时器的电源频率是50Hz。
相邻两计数点间的时间间隔为______s。
小车加速度的大小为______计算结果保留两位小数
4．利用如图甲所示的装置可以完成力学中的许多实验。
(1)用图甲装置：在探究小车速度随时间的变化规律的实验中，下列说法正确的是__________；
A．小车应靠近打点计时器，先释放小车，后接通电源
B．长木板的一端必须垫高，使小车在不挂钩码时能在木板上做匀速运动
C．连接钩码与小车的细线应与长木板保持平行
D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始
(2)小明同学用图甲装置探究了做功与物体速度变化的关系：保持所挂钩码的质量不变，通过改变位移来改变外力做功，保持此条件下，小车及车上砝码的总质量__________（选填：A．需要B．不需要）远远大于所悬挂钩码的质量；
(3)小何同学用图甲装置进行“探究加速度与力、质量的关系”时，进行了如下操作：
①在滑板的右侧加一垫块，用以平衡摩擦阻力，如图乙所示，开启电源，轻推小车，打出了一条如图丙所示的纸带，纸带左端与小车相连，据此纸带判断，垫块__________（填“偏薄”或“偏厚”）；
②垫块调整后，再打出一条纸带，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离（单位cm），如图丁所示，由纸带数据计算可得，小车的加速度为__________m/s2（保留2位有效数字）。
5．小明在课本上查到“木—木”的动摩擦因数为0.3，打算对这个数据进行检验，设计了以下实验：
(1)如图所示，将质量为M的待测木块放在水平放置的长木板上，通过跨过滑轮的细绳与沙桶相连，增加沙桶中沙的质量，直到轻推木块，木块恰能做匀速直线运动，若此时沙桶及沙的总质量为m，则动摩擦因数_______。
(2)由于找不到天平，小明进行了如下实验步骤：
①取下沙桶，在木板上固定打点计时器，将纸带一端系在木块上，并穿过打点计时器；
②将木板不带滑轮的一端垫高，直到轻推木块，木块能做匀速直线运动；
③挂上沙桶（沙桶及沙的总质量保持不变），接通电源，待打点稳定后释放木块，得到如图纸带（相邻两计数点间还有1个点未画出）。已知打点计时器的频率为50Hz，根据纸带数据，可求得木块运动的加速度a=______m/s2。（保留2位有效数字）。
(3)若当地的重力加速度大小为9.8m/s2，则可求得________（保留2位有效数字）。
6．某一次实验打出的纸带如图所示，A，B，C，D，E是依时间顺序打出的点（每两个计数点之间有4个实验点未画出），则小车做_____（匀加速、匀减速）直线运动，纸带的加速度为_____m/s2；
7．某同学用图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。实验步骤如下：
a．安装好实验器材。
b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图中0、1、2、…6点所示。
c．测量1、2、3、…6计数点到0计数点的距离，分别记做：S1、S2、S3…S6。
d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。
e．分别计算出S1、S2、S3…S6与对应时间的比值。
f．以为纵坐标、t为横坐标，标出与对应时间t的坐标点，画出-t图线。
结合上述实验步骤，请你完成下列任务：
（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有____________。（填选项代号）
A．电压合适的50Hz交流电源
B．电压可调的直流电源
C．刻度尺
D．秒表
E.天平
F.重锤
（2）将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在的位置如上图所示，则S2=2.98cm，S5=____cm。
（3）该同学在右图中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出-t图线_______。
（4）根据-t图线判断，在打0计数点时，小车的速度v0=_____m/s；它在斜面上运动的加速度a=______m/s2。（答案保留两位小数）
8．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
（1）电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于____；
A．交流电压的高低 B．交流电的频率
C．墨粉纸盘的大小 D．纸带的长度
（2）下列操作中正确的有_____；
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C．应先释放小车，后接通电源 D．电火花计时器应使用低压交流电源
（3）某同学用如图（a）所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s：
①实验时纸带的_____端是和小车相连的；（选填“左”或“右”）
②打点计时器打下C点时小车的速度大小为_____m/s；
③由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为_____m/s2.。
9．在《探究小车速度随时间变化的规律》的实验中，计时器使用的是50Hz的交变电流。
（1）关于打点计时器的使用下列说法正确的是（_________）。
A．纸带上打的点越密，说明物体运动的越快
B．电火花打点计时器使用的是交流电源
C．电火花计时器每隔0.2s打一次点
D．实验中应先接通打点计时器电源，后释放小车
（2）随着小车的运动，计时器在纸带上打下一系列的点，取O、A、B、C、D五个计数点，在两个相邻的计数点中还有4个点没有画出，测得的距离如图所示（单位为cm），则小车在B点的速为______m/s；加速度为______m/s2。（结果均保留3位有效数字）
10．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，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G 7个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个计时点（图中没有画出），打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。经过测量得：d1=3.62cm，d2=9.24cm，d3=16.85cm，d4=26.46cm，d5=38.06cm，d6=51.67cm。打点计时器在打E点时纸带运动的速度大小为_________m/s，加速度大小为_________m/s2（结果保留三位有效数字）。
11．用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
主要实验步骤如下：
①安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。
②选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔0.1s选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。
③通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……
④以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。结合上述实验步骤，请你完成下列问题：
(1)在下列仪器和器材中，还必须使用的有______和_________（填选项前的字母）。
A．电压合适的50Hz交流电源
B．电压可调的直流电源
C．刻度尺
D．秒表
E．天平（含砝码）
(2)对应的坐标点，并画出v—t图像________。
(3)观察v—t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是______。根据v—t图像计算出小车的加速度a=_______m/s2。（保留两位有效数字）
(4)利用该装置也可以完成“探究动能定理”的实验。实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是把长木板右端垫高，在不挂重物且_________（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
A．计时器不打点
B．计时器打点
12．利用图示装置可以做力学中的许多实验。
（1）以下说法正确的是______。
A．利用此装置“研究匀变速直线运动”时，须平衡摩擦
B．利用此装置探究“小车加速度与力、质量的关系”时，须平衡摩擦
C．利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，可以不平衡摩擦
D．可以利用此装置验证机械能守恒定律
（2）小明对实验装置进行了改进，改进后的装置如图乙所示，利用此装置探究“小车加速度与力、质量的关系”时钩码质量是否需要远小于小车质量？_______（填“是”或“否”）
（3）图丙为实验得到的一条清晰的纸带，、、、D、、、是纸带上7个连续的点，______。已知电源频率为，则小车的加速度大小______（保留两位有效数字）。
13．某同学用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图（b）所示，图中标出了五个连续计数点，其中两相邻计数点间还有四个点未画出。（结果均保留三位有效数字）
(1)打A点时物块的速度vA=_______m/s，物块下滑时的加速度a=_____m/s2。
(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的一个物理量是____。
A．物块的质量 B．斜面的高度 C．斜面的倾角
14．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。
（1）实验中必要的措施是____________.
A．细线必须与长木板平行
B．先接通电源再释放小车
C．小车的质量远大于钩码的质量
D．平衡小车与长木板间的摩擦力
（2）他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），则小车的加速度a=____________m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打D点时小车的速度vD=____________m/s.（结果均保留两位有效数字）
15．某学生用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离，每两个点之间还有4个点未画出。（答案均保留两位有效数字）
（1）物块下滑是的加速度a=_________m/s2；打点D点时物块的速度vD=________m/s;
（2）已知重力加速度大小为g，斜面底边的长度，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是________（填正确答案标号）
A．物块的质量 B．斜面的高度 C．斜面的质量
参考答案
1．A 0.19 0.038.
【解析】
（1）[1]．由于用手轻推一下小车，则小车做减速运动，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，即选A；
（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△x=aT2可以求出加速度的大小，得：
负号表示方向相反．
2．0.86 0.64
【解析】
[1]根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上A点时小车的瞬时速度,即：
[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，得：
x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值,得：
即小车运动的加速度计算表达式为：
[3]代入数据解得：
a0.64m/s2.
3．
【解析】
每隔五个打印点取一个计数点，所以2，3两计数点间的时间间隔为，
根据匀变速直线运动的推论，有：4．C B 偏薄 0.15
【解析】
(1)[1]A．小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，所以A错误；
B．在探究小车速度随时间的变化规律的实验中，不要求平衡摩擦力，所B错误；
C．连接钩码与小车的细线应与长木板保持平行，所以C正确；
D．选择计数点时，取看的清楚的点，不一定从纸带上第一点开始，所以D错误。
故选C。
(2)[2]在探究做功与物体速度变化关系的实验中，不需要满足小车及车上砝码的总质量远远大于所悬挂钩码的质量，只要保证小车实验过程中所受外力不变就可以。所以选B。
(3)[3]由图丙纸带的点的分布可知，点与点之间的间隔在减小，即小车做减速运动，也就是小车在运动过程中受到了阻力，说明垫块偏薄，没有完全平衡摩擦阻力。
[4]每5个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为
则小车的加速度为
5． 2.4 0.32
【解析】
(1)[1]．由题意可知，物块匀速运动时满足
即
(2)[2]．根据 解得

(3)[3]．由牛顿第二定律
又
联立解得
6．匀加速 0.2
【解析】
[1][2]纸带上相邻计数点的距离在增大，而且相邻计数点的距离之差不变，所以纸带做匀加速运动。据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2得
7．AC 13.17 图见解析 0.19 4.72
【解析】
（1）[1]．打点计时器使用电压合适的交流电源，由于打点计时器可以记录时间，所以不需要秒表，在该实验中，不需要测量质量，所以不需要天平，也不需要重锤，实验中需要测量点迹间的距离，所以需要刻度尺．故选AC．
（2）[2]．S5=13.17cm；
（3）[3]．因为

画出图像如图；
（4）[4][5]．由，由图像可知：
v0=19cm/s=0.19m/s；

则
a=4.72m/s2
8．B A 左 0.3 0.4
【解析】
（1）[1] 电火花打点计时器工作时的打点周期等于交流电频率的倒数，所以由交流电的频率决定，故选B。
（2）[2]A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，A正确；
B．打点计时器应放在长木板上远离滑轮一端，B错误；
C．要先接通电源，后释放小车，C错误；
D．电火花计时器应使用220V的交流电源，D错误；
故选A。
（3）[3] 由图（b）所示纸带可知，左端纸带点密集，所以纸带的左端与小车相连。
[4] 打C点时小车的速度为
[5] 根据逐差法，小车的加速度为
9．BD 0.720 2.40
【解析】
（1）[1]．A．纸带上打的点越密，说明物体运动的越慢，选项A错误；
B．电火花打点计时器使用的是交流电源，选项B正确；
C．电火花计时器每隔0.02s打一次点，选项C错误；
D．实验中应先接通打点计时器电源，后释放小车，选项D正确。
故选BD。
（2）[2][3]．两个相邻的计数点中还有4个点没有画出，则T=0.1s；
小车在B点的速为
加速度
10．1.06 2.00
【解析】
[1]每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得
[2]根据公式可以求出加速度的大小
11．A C 一条倾斜直线 0.64±1m/s2 B
【解析】
(1)[1][2]AB．实验使用的电源为交流电源，故A正确，B错误；
C．刻度尺要用来测量纸带的点之间的距离，所以必须要有刻度尺，故C正确；
D．打点计时器本身就是计时的仪器，不需要秒表，故D错误；
E．实验中不需要测量物体质量，不需要天平，故E错误。
故选AC。
(2)[3]如下图所示
(3)[4][5]图象是一条倾斜的直线，图象斜率恒定，可知速度随着时间是均匀变化的，说明小车是做匀变速直线运动，斜率表示小车的加速度，根据图象计算出小车的加速度
(4)[6]通过打点计时器打出的点，分析小车的位移变化情况得相邻相等时间间隔内位移之差相近，在误差允许的范围内的话，就能知道小车做匀变速直线运动，同时知道已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
12．B 否 2.08~2.12 4.8~5.2
【解析】
（1）[1]A．本实验中只是研究匀变速直线运动，能让小车做匀加速运动即可，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力，A错误；
B．本实验中是研究“小车加速度与力、质量的关系”，当让小车的质量远大于钩码的质量，小车所受的合力即拉力大小是用钩码的所受的重力来代替，所以必须平衡摩擦力，不然小车所受的合力大小不等于钩码的重力，B正确；
C．小车受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量平衡摩擦力，才能尽量减小实验的误差，C错误；
D．利用此装置做“验证机械能守恒定律”的实验，在运动过程中绳对小车做功，所以不可以利用此装置验证机械能守恒定律，D错误。
故选B。
（2）[2]因为使用了力的传感器，可以直接读出小车所受的拉力的大小，所以不需要。
（3）[3] 、D间的距离为
。
（3）[4]相邻两个点之间的时间间隔是
根据
加速度
。
13．1.35 1.57 C
【解析】
(1) [1][2]．两相邻计数点间还有四个点未画出，则T=0.1s，打A点时物块的速度
根据逐差法可求得物块下滑时的加速度
(2)[3]．由牛顿第二定律可得
即
则为求出动摩擦因数，还必须测量的一个物理量是斜面的倾角。
故选C。
14．AB 0.75 0.40
【解析】
（1）[1]A．为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平，A正确；
B．实验开始时要先接通电源再释放小车，以充分利用纸带，B正确；
CD．本实验中不需要小车的质量远大于钩码的质量，也不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，只需让小车做匀加速运动即可，CD错误。
故选AB。
（2）[2][3]每相邻两个计数点间还有4个点未画出，则T=0.1s；由逐差法可得加速度

打点计时器在打D点时小车的速度
15．0.14 0.47 B
【解析】
（1）[1]相邻两个计数点的时间间隔为
根据纸带数据可知：加速度
。
（1）[2]打点D点时物块的速度
。
（2）[3]由牛顿第二定律得
加速度
所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角，因此需要测量斜面的高度。