高中物理人教版必修1课后练习 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 Word版含解析

一、单项选择题
1．运动小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为18 cm，则(　C　)
A．小车运动的平均速度为0.03 m/s
B．小车运动的平均速度为1.5 m/s
C．小车运动的平均速度为1.8 m/s
D．小车运动的平均速度为180 m/s
解析：从第1个点到第6个点间的时间为5×0.02 s＝0.1 s，则平均速度＝＝＝1.8 m/s，C正确．
2．某同学使用电磁打点计时器，接通电源，拉动纸带，但纸带上打出的点间距不相等，这可能是因为(　D　)
A．电源频率太高　　　　　　 B．错用了直流电源
C．电源电压太低 D．拉纸带时没有保持匀速
解析：打点计时器能打点说明它能正常工作，故其属正常使用．间距不相等，说明拉动时不是匀速的．
3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是(　C　)
A．纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点
B．使用刻度尺测量长度时，要进行估读
C．作v－t图象时，所描曲线必须经过每一个点
D．在数据处理时，常用公式法和图象法
解析：可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点，但相隔四个点时计数点间的时间间隔为0.1 s，计算时更方便，A项对；使用刻度尺测长度时，要进行估读，B项对；作v－t图象时，应使尽量多的点在同一条直线上，离线较远的点大胆舍弃，C项错；数据处理可选择公式法和图象法中的某一方法，D项对．
4．如图所示是同一打点计时器打出的4条纸带，哪条纸带的加速度最大(　A　)
解析：4条纸带的时间间隔相等，其中C、D两条纸带上的点间隔均匀，表明它们是做匀速直线运动，可看做加速度为0.A、B两条纸带上的点间隔在不断增大，且A条纸带上的点相邻两间距之差较大，故纸带A的加速度最大．
5．在探究“小车随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下表所示：
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应 的时刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
通过计数点的 速度v(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
为了计算加速度，合理的方法是(　C　)
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，量出其倾角α，由公式a＝tanα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：方法A、D偶然误差较大，只有利用实验数据画出对应的v－t图象，才可充分利用各次测量数据，减小偶然误差．由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据可以画出倾角不同的许多图象，方法B是错误的，正确的方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a＝算出加速度，即方法C正确．
二、多项选择题
6．用打点计时器时应注意(　BCD　)
A．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面
B．应先接电源，再拉动纸带
C．拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行
D．使用电磁打点计时器和电火花计时器都应将计时器先固定在桌子上
解析：在使用电磁打点计时器时，是把轴上的复写纸片压在纸带的上面，而电火花计时器，是把墨粉纸盘套在纸盘轴上，并把墨粉纸盘放在纸带的上面，选项A错误；先接电源，再拉动纸带，这样可以保证让尽可能多的点打在纸带上，能较好地控制实验进行，选项B正确；拉动纸带的方向与限位孔平行，能减小纸带与限位孔之间的摩擦，选项C正确；为了防止实验过程中计时器的移动，实验前都要先把计时器固定在桌子上，选项D正确．
7．关于纸带上打点间隔的分析，下列说法正确的是(　BC　)
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．
8．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(　CD　)
A．改用直流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项错．电源电压低可减小摩擦，若过低打出的点会很不清晰，故B项亦错．使用平整不卷曲的纸带且使纸带与物体的运动方向一致，可减小纸带与限位孔等之间的摩擦，故C、D两项都对．
三、非选择题
9．如图是某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后(电源频率为50 Hz)得到的纸带，从A点通过计时器到D点通过计时器历时0.1 s，位移为0.076_0 m，这段时间内的平均速度为0.760 m/s，BC段的平均速度为0.950 m/s，F点的瞬时速度可以粗略的认为是0.950 m/s.(平均速度和瞬时速度的结果保留三位有效数字)
解析：从A点通过计时器到D点通过计时器历时0.1 s，位移为0.076 0 m，这段时间内的平均速度为AD＝ m/s＝0.760 m/s，BC段的平均速度为BC＝ m/s＝0.950 m/s，F点的瞬时速度可以粗略的认为是BC段的平均速度，即大小是0.950 m/s.
10．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，交流电源频率为50 Hz.下图是某次实验的纸带，舍去前面比较密集的点，从0点开始计数，每隔4个连续点取1个计数点，标以1、2、3、……那么相邻两个计数点之间的时间为0.1 s，各计数点与0计数点之间的距离依次为x1＝3.0 cm、x2＝7.5 cm、x3＝13.5 cm，则物体通过计数点1的速度v1＝0.375 m/s，通过计数点2的速度v2＝0.525 m/s，小车运动的加速度a＝1.5 m/s2.
解析：T＝5×0.02 s＝0.1 s
v1＝＝ m/s＝0.375 m/s
v2＝＝ m/s＝0.525 m/s
a＝＝ m/s2＝1.5 m/s2.
11．在用电火花计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，小车在恒定外力作用下运动，如图甲所示是一次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，相邻计数点间还有四个点未画出．所用电源的频率为50 Hz.
(1)由纸带根据运动学有关公式可求得vB＝1.38 m/s，vC＝2.64 m/s，vD＝3.90 m/s.
(2)利用纸带上的数据求出小车运动的加速度a＝12.6 m/s2.
(3)若实验中以打A点时开始计时，利用所得的数据在图乙中作出小车的v－t图线，将图线延长线与纵轴相交，此交点纵轴坐标的物理意义是开始计时时，小车的速度(或vA)．
答案：
解析：(1)电源频率为50 Hz，则周期为0.02 s，相邻计数点间还有四个点未画出，则可知相邻计数点间的时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s，C点的瞬时速度为vC＝＝ m/s＝2.64 m/s.
(2)纸带加速度为a＝＝＝ m/s2＝12.6 m/s2.
(3)用描点法作出小车的v－t图线，将图线延长与纵轴相交，此交点纵轴坐标的物理意义是打点计时器开始计时时的速度，即打下A点时纸带对应的速度．
12．在做“匀加速直线运动的实验探究”的实验中，打点计时器接在50 Hz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)，其y(填“x”或“y”)轴相当于v轴．
答案：图见解析
(2)从第一个计数点开始计时，为求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出b段纸带的长度．
(3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为2 m/s2.
解析：(1)分别取a、b、c、d、e五段的上方中点，并连线，得到的即为v－t图像，如图所示，y轴相当于v轴．
(2)t＝0.15 s是BC时间段的中间时刻，要求t＝0.15 s时的瞬时速度，只需要测b纸带的长度sb，然后用＝即可求得t＝0.15 s时的速度．
(3)a、e段各自中间时刻的速度分别为va＝，ve＝，根据a＝得a＝2 m/s2.
13．如图甲是某同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时获得的一条纸带．
(1)打点计时器电源频率为50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，F点由于不清晰而未画出. 试根据图中提供的数据，推算出对应F点的速度vF＝0.70 m/s(计算结果保留两位有效数字)．
(2)图乙是该同学根据纸带上的数据，作出的v－t图象．根据图象，t＝0时的速度v0＝0.20 m/s，加速度a＝5.0 m/s2(计算结果保留两位有效数字)．
解析：(1)vF＝，其中T＝0.02 s，代入可解得vF＝0.70 m/s.
(2)v－t图象与纵轴的交点为t＝0时的速度
v0＝0.20 m/s，
加速度a＝＝ m/s2＝5.0 m/s2.