2020年秋高一物理（人教版）必修1一课一练：2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

2.1
实验：探究小车速度随时间变化的规律
1．（1）电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，它的工作电压是________V，当电源的工作频率是50
Hz时，它的打点间隔是________。
（2）在做“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，取下一段纸带研究其运动情况，如图所示，设0点为计数的起始点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，则相邻两计数点之间的时间间隔为__________s，第一个计数点与起始点的距离为________，打第一个计数点时物体的瞬时速度为________，物体的加速度为_________。
2．（2020·江西省南昌市铁路第一中学高二期末）图示是某同学利用打点计时器研究物块沿倾斜的长木板加速下滑时得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，把最小刻度为1
mm的刻度尺放在纸带上测量点与点之间的距离。已知打点计时器连接的是频率为50
Hz的交变电流（保留两位有效数字）。
（1）7个连续的点打点计时器最先打出的是________点。
（2）打下E点时物体的速度为__________m/s。
（3）物体运动的加速度为__________m/s2。
（4）如果实验时交变电流的实际频率略小于50
Hz，则速度的测量值和实际值相比是_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
3．（2020·黑龙江哈尔滨三中高二期末）有关《探究小车速度随时间变化的规律》实验，完成下列问题
（1）关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是______。
A．打点计时器应接直流电源
B．电磁打点计时器接在220
V交流电源上，电火花打点计时器接在6
V交流电源上
C．如果打点计时器在纸带上打下的点逐渐由密集变得稀疏，则说明纸带的速度由小变大
D．如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，且所接交流电频率为50
Hz，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08
s
（2）请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材是______（填编号）。
A．打点计时器
B．天平
C．低压交流电源
D．刻度尺
E．细绳和纸带
F．钩码和小车
G．一端有滑轮的长木板
（3）对该实验的操作，下列说法正确的是________。
A．要用天平测出钩码质量
B．先启动打点计时器，后释放小车
C．在纸带上确定计时起点时，必须要用打出的第一个点
D．作图象时，必须要把描出的各点都要连在同一条曲线上
（4）实验中获得一条纸带，如图所示其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为50
Hz，则打A点时小车运动的速度大小vA=_________m/s，小车运动的速度大小a=_______m/s2（计算结果要求保留两位有效数字）。
4．（2020·广东省新丰县第一中学高一期中）在“探究速度随时间变化规律”的实验中，
（1）选取如图1所示的仪器，它全称为____________，工作电源为________（填“直流”或“交流”）4~6
V。
本实验装置如图2所示。从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数
点间的距离如图3所示，已知打点计时器所用电的频率为50
Hz。
（2）从图3中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1=_____cm；
（3）在打下D点时小车的瞬时速度vD=_____m/s（计算结果保留两位有效数字）；
（4）该小车的加速度a=_____m/s2（计算结果保留两位有效数字），实验中纸带的_____（填“左”或“右”）端与小车相连接。
5．在探究小车速度随时间变化的规律的实验时，下列说法正确的是
A．在纸带上选取记数点，必须每5个点选取一个
B．在进行该探究实验时，应该让小车的加速度尽量小些
C．在利用速度–时间图象处理实验数据时，应选取间隔较远的两点由加速度的定义式计算加速度的大小
D．在进行该探究实验时，电磁打点计时器可用低压直流电源
6．（2020·云南高一期末）为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0
mm的遮光板。滑块先后通过两个光电门，计时器记录了遮光板通过第一个光电门的时间为3×10－3
s，通过第二个光电门的时间为1×10－3
s，测得两光电门之间的距离为80.0
cm，则滑块的加速度大小是
A．l
m/s2
B．2
m/s2
C．5
m/s2
D．8
m/s2
7．（2020·江苏高一期末）如图所示，“探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中打出的一条纸带，相邻计数点间的时间间隔为T，则打C点时物体运动速度的大小为
A．
B．
C．
D．
8．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为d=3.0
cm的遮光条，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为△t1=0.30
s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.10
s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=3.0
s。则滑块的加速度约为
A．0.067
m/s2
B．0.67
m/s2
C．6.7
m/s2
D．不能计算
9．在做“研究匀变速直线运动”的实验中：
（1）实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________________。
（2）如图所示是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器使用50
Hz交流电，其中s1=7.05
cm、s2=7.68
cm、s3=8.33
cm、s4=8.95
cm、s5=9.61
cm、s6=10.26
cm。
下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。
位置
B
C
D
E
F
速度(m/s)
0.737
0.801
0.994
（3）以A点为计时起点，在如图所示坐标系中画出小车的速度–时间关系图线。
（4）根据画出的小车的速度–时间关系图线计算出小车的加速度a=________m/s2。
10．（2020·新课标全国Ⅰ卷）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50
Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是__________点，在打出C点时物块的速度大小为____________m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为____________m/s2（保留2位有效数字）。
11．（2018·北京卷）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：
a．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。
b．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），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。
c．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……
d．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，请你完成下列任务：
（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有____________和___________（填选项前的字母）。
A．电压合适的50
Hz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）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v–t图象。
（3）观察v–t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是___________。v–t图象斜率的物理意义是______________________。
（4）描绘v–t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对△t的要求是______（选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的△x大小与速度测量的误差______（选填“有关”或“无关”）。
（5）早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的_____________________。
12．（2017·新课标全国Ⅰ卷）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30
s内共滴下46个小水滴）
（1）由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。
（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）
13．（2017·新课标全国Ⅱ卷）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。
实验步骤如下：
①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；
②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间?t；
③用?s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，表示滑块在挡光片遮住光线的?t时间内的平均速度大小，求出；
④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；
⑤多次重复步骤④；
⑥利用实验中得到的数据作出–?t图，如图（c）所示。
完成下列填空：
（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和?t的关系式为=____________。
（2）由图（c）可求得，vA=_______cm/s，a=_______cm/s2。（结果保留3位有效数字）
参考答案
1．（1）220
0.02
（2）0.1
4
0.45
1
2．（1）A
（2）0.60
（3）5.0
（4）偏大
3．（1）C
（2）B
（3）B
（4）0.34
0.39
4．（1）电磁打点计时器
交流
（2）0.67
（3）0.12
（4）0.20
左端
5．C
6．C
7．D
8．A
9．（1）弹簧测力计
（2）0.864
0.928
（3）如图
（4）0.64（±0.01）
10．（1）A
（2）0.233
（3）0.75
11．（1）A
C
（2）如图所示
（3）小车的速度随时间均匀变化
加速度
（4）越小越好
有关
（5）如果小球的初速度为0，其速度，那么它通过的位移x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化
12．（1）从右向左
（2）0.19
0.037
13．（1）
（2）52.1
16.6（15.8~16.8）