（山东）鲁科版（2019）高中物理必修第一册2.4 科学测量：作直线运动物体的瞬时速度基础训练（word含答案）

山东省高一物理必修一鲁科版（2019）——第二章 第四节科学测量：作直线运动物体的瞬时速度基础训练
一、单选题
1．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，不经计算，通过测量可以从纸带上直接得到的物理量是（　　）
A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度
2．某物体从t=0时出发，其运动速度随时间变化的v﹣t图象如图所示．下列对该物体运动的描述正确的是（ ）
A．1s末和2.5s末运动方向相反 B．2.5s末和3.5s末加速度方向相反
C．2s末离出发点最远 D．6s末回到出发点
3．实验经常需要测量，以下用于测量质量的仪器是（ ）
A． B．
C． D．
4．某同学用如图所示的实验装置探究滑块运动的速度随时间变化的规律。所用器材包括:气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门（两光电门相距X）、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：(1)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与缺码盘连接，并让细线水平拉动滑块；(2)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间△t1、△t2及遮光片从A运动到B所用的时间t12。下列关于滑块运动的加速度表达式正确的是（　　）
A．false B．false C．false D．false
5．在实验中，利用纸带上的数据和第一章的方法得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示。在直角坐标系上一共描出了10个点。下列思考有道理的是（ ）
①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v-t图象不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线
②这10个点中有6个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远
③在10个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I)，有六个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律
④与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的
A．①③ B．②④ C．①② D．③④
6．如图所示是物体运动的false图象，从false开始，对原点的位移最大的时刻是（ ）
A．false B．false C．false D．false
7．甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度经过某一路标，以后甲车一直做匀速直线运动，乙车先加速后减速，丙车先减速后加速，它们经过下一路标时的速度又相同，则（ ）
A．甲车先通过下一路标 B．乙车先通过下一路标
C．丙车先通过下一路标 D．三车同时到达
8．如图所示，为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板。滑块向右匀加速直线运动依次通过两个光电门A和B。光电门上的黑点处有极细的激光束，当遮光板挡住光束时开始计时，不遮挡光束时停止计时。现记录了遮光板通过第一个光电门所用的时间为Δt1＝0.30 s，通过第二个光电门所用的时间为Δt2＝0.10 s，光电门从第一次计时结束到第二次计时开始经历的时间为Δt＝0.30s。则滑块的加速度应为（　　）
A．0.67m/s2 B．0.14m/s2
C．0.40m/s2 D．0.22m/s2
9．如图,A、B分别是甲、乙两小球从同一地点沿同一直线运动的v-t图象,根据图象可以判断
A．甲、乙两球做初速度方向相反的匀减速直线运动,加速度大小相同方向相反 B．两球在t=8s时相距最远
C．两球在t=2s时速度相等 D．两球在t=8s时相遇
10．可视为质点的M、N两车在同地、同时沿同一方向做直线运动，M做初速个度为零，加速度大小为a1的匀加速直线运动，N做初速度为v0、加速度大小为a2的匀减速直线运动至速度减为零，取出发点位置为x＝0，如图所示为M、N两车在运动过程中的位置(x)-速度(v)图象，则
A．N的初速度大小为2m/s B．M、N两车加速度大小之和为6m/s2
C．M车加速度大小是N车加速度大小的4倍 D．M车加速度大小为2m/s2
11．一个物体以初速度v0沿光滑斜面向上运动，其速度v随时间t变化的规律如图所示，在连续两段时间m和n内对应面积均为S，则b时刻速度vb的大小为( )
A．false B．false
C．false D．false
12．质点沿直线运动，在10s内其速度由10m/s减为0，速度随时间变化的关系图象（v-t图）恰好是与两坐标轴相切的四分之一圆弧，如图所示．则该质点在第5s末的加速度大小为（　　）
A．false B．false C．false D．false
二、填空题
13．利用现代信息技术进行的实验叫做DIS实验，DIS由传感器、____________和____________组成．如图所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验的装置图，图中①所示的器材为____________．
14．如图，为测量做匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d。当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片A、B先后经过的时间为false和false，则A点通过光电门时的速度为______，小车加速度a=______。
15．打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带在A、C两点间的平均速度为_____m/s，在A、D两点间的平均速度为_____m/s；在B点的瞬时速度更接近_____m/s。（保留2位有效数字）
16．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤地代号填在横线上．
A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面
B．把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路
C．换上新的纸带，再重做两次
D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面
E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动
F．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码
G．断开电源，取出纸带
实验步骤进行的顺序是：________________________________________．
三、实验题
17．物理兴趣小组的同学用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，实验装置如图甲所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，电火花打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，将细绳绕过滑轮，下面挂上钩码，小车在钩码的牵引下运动。
(1)电火花打点计时器使用频率是50Hz，电压为______V的交流电源；
(2)根据已经打出的纸带，不用公式计算和测量就能直接得到的物理量是______；
A时间间隔 B位移 C加速度 D平均速度
(3)实验过程中，下列作答正确的是______；
A．先接通电源，再释放纸带
B．先释放纸带，再接通电源
C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处
D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处
(4)按照正确的步骤操作，选择了一条最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点痕迹，从某一个点算起，每五个点去一个计数点，测出相邻计数点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度a=______m/s2，打下计数点4时小车的瞬时速度是v=______m/s（结果保留两位有效数字）。
18．在如图甲所示的“探究小车速度随时间变化的规律”实验中：
(1)某同学选用了如图乙所示的打点计时器，它的工作电源是______；
A．交流220V B．直流220V
C．交流约为8V D．直流约为8V
(2)实验中得到的纸带的部分及测量情况如图丙所示，可求得打下A点时小车的瞬时速度大小是______m/s，小车的加速度为______m/s2。（均保留3位有效数字）
19．为了测定滑块的加速度，滑块上安装了宽度为4.0 cm的遮光板，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板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.40 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.10 s，遮光板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Δt＝2.0 s。则：
(1)滑块通过第一个光电门时的速度v1=____m/s，滑块的加速度a=____m/s2，两个光电门之间的距离L=______m。
(2)若遮光条的宽度为Δx，电子计时器自动记录遮光时间为Δt。用false近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使false更接近瞬时速度，应换用宽度更______（填“宽”或“窄”）的遮光条。这种测定瞬时速度的方法在物理学中被称为____
A．理想模型法 B．极限法 C．微元法
参考答案
1．B
【详解】
时间间隔可以通过数纸带上所打点的个数经过计算得出，位移可以通过测量纸带上所打点之间的距离得出，而平均速度或者瞬时速度都是依据实验数据通过计算得出，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．D
【详解】
解：
A、1s末和2.5s末的速度均为正，说明物体的运动方向相同，故A错误．
B、图线的斜率表示加速度，斜率的正负表示加速度的方向，则知2.5s末和3.5s末加速度方向相同，故B错误．
C、物体在前3s内沿正向运动，后3s内沿负向运动，根据图象与坐标轴围成面积代表位移，时间轴上方位移为正，时间轴下方位移为负，可知前6s内位移为零，则知
物体在3s末离出发点最远，故C错误．
D、前6s内物体的位移为零，则6s末回到出发点D正确．
故选D
3．A
【详解】
A．天平是测量质量的仪器，故A正确；
BC．电磁打点计时器和电火花计时器是测量时间的仪器，故B、C错误；
D．刻度尺是测量长度的仪器，故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
根据运动学公式，有
false
故选B。
5．B
【详解】
任何实验都会存在一定的误差，也正是因为有误差的存在，false图中的数据点才不可能严格在一条直线上，只能大致的分布在一条直线上；如果有些数据离直线很远，说明这个数据很可能是错误的，所以①③错误，②④正确，故选B。
6．B
【详解】
试题分析：v﹣t图象中，图象与坐标轴围成的面积表示位移．在时间轴上方的位移为正，下方的面积表示位移为负．
解：v﹣t图象中，图象与坐标轴围成的面积表示位移．在时间轴上方的位移为正，下方的面积表示位移为负．
由图象可知：t2时刻前位移为正，t2时刻后位移为负，故t2时刻对原点的位移最大．
故选B．
7．B
【详解】
由于丙先减速后加速，它在整个运动过程中的平均速度比甲小，所以在相等位移内它的时间比甲多．乙先加速后减速，所以它在整个运动过程中的平均速度比甲大，经过相同的位移，它的时间肯定比匀速运动的甲少；由此可知，乙将最先到达下一个路标，丙最后一个到达下一个路标．
A.甲车先通过下一路标，与分析不符，故A错误．
B.乙车先通过下一路标，与分析相符，故B正确．
C.丙车先通过下一路标，与分析不符，故C错误．
D.三车同时到达，与分析不符，故D错误．
8．C
【详解】
遮光板通对第一个光电门的平均速度
false
这个速度就是通过第一个光电门中间时刻的速度，即记时0.15s时的瞬时速度；
遮光板通对第二个光电门的平均速度
false
这个速度就是通过第二个光电门中间时刻的速度，即第二个光电门记时0.05s时的瞬时速度；
因此加速度
false
故选C。
9．D
【详解】
甲球先做匀减速运动后匀加速运动，乙球先做匀减速后匀加速运动，因此A错误，两球在速度相等时距离最远，此时时间在4s末到6s末之间，因此B错误，2s时甲乙两球的速度方向不一样，因此速度不相等，C错误，8s时甲乙两球都回到了出发点，位移为零，因此相遇,D正确
10．D
【详解】
A.根据图象可知，当x＝0时，N的速度为6m/s，即N的初速度v0＝6m/s，故A错误；
B.设M、N先后通过x＝6m处时的速度均为v，则对M：
v2＝2a1x
对N：
v2－v02＝－2a2x
联立以上两式解得
a1＋a2＝3m/s2
故B错误；
CD.设当M的速度v1＝8m/s、N的速度v2＝2m/s时，两车通过的位移均为x′，则对M：
v12＝2a1x′
对N：
v22－v02＝－2a2x
，联立以上两式解得a1＝2a2，解得a1＝2m/s2，a2＝1m/s2，故C错误,D正确。
11．A
【详解】
设物体在a时刻速度为 false，b时刻速度为false，物体加速度为a，则：
false；
false；
false，联立解得：false，故选A
12．D
【详解】
如图所示，过5s对应的圆弧上的B点作切线EF，设圆弧的半径为R，
由图形方面考虑，易得： false ，解得：θ=30°
由图中几何关系可知，△EOF～△O′CB，故：
因速度图象的斜率表示加速度的大小，则：false
加速度为：false
由加速度的概念知：BC应表示的是速度，O′C表示的是时间．
在△O′BC中，BC=O′Bsinθ，因BC表示的是速度，故
?O′B=O′D=AO=10（m/s）
?BC=10?sin30°=5（m/s）．
在△O′BC中，O′C=O′Bcosθ，因O′C表示的是时间，故O′B=O′A=DO=10（s）
O′C=10?cos30°=5false （s）
所以加速度：false ，故选D．
点睛：本题关键抓住速度图象的斜率表示加速度、“面积”表示位移来理解图象的物理意义，并能结合几何关系求解．
13．数据采集器 计算机 光电门传感器
【详解】
[1][2]DIS实验是利用数据采集器、传感器、计算机组成的现代化实验装置;
[3]图中①所示的器材为光电门传感器。
14．false false
【详解】
[1]A点通过光电门时的速度为
false
B点通过光电门时的速度为
false
[2]小车加速度
false
15．0.35 0.43 0.35
【详解】
[1][2]由题意知相邻两点间的时间间隔为0.02s，A、C两点间的距离为14.0mm=0.0140m，A、D两点间的距离为26.0mm=0.0260m。根据平均速度的公式false得
false=0.35m/s,false=0.43m/s。
[3]纸带在B点的瞬时速度更接近A、C两点间的平均速度0.35m/s。
16．DBAFEGC
【详解】
正确的实验步骤是：把长木板平放在实验桌上，并用垫片把木板的一端垫高，并使滑轮伸出桌面.把打点计时器固定在木板较高的一端，并连好电路.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后.把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码；使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打完一条纸带，断开电源，取下纸带，换上新纸带，再重做两次，即顺序为DBFAEGC.
17．220 A AD 0.18 0.39
【详解】
(1)[1]电火花打点计时器使用的是220V的交流电
(2)[2]A．打点计时器是每隔0.02s打下一个点，所以数点就知道时间间隔，故A正确；
B．位移大小需要利用刻度尺测量，不用公式计算，故B错误；
C．加速度的求解需要运用匀变速直线运动的推论，需要公式计算，不是直接得出的，故C错误；
D．平均速度的求解需要运用匀变速直线运动的推论，需要公式计算，不是直接得出的，故D错误；
(3)[3]AB．在实验时，要先接通打点计时器的电源，再放开小车，故A正确，B错误；
CD．开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器，以有效的利用纸带，故C错误，D正确。
故选AD。
(4)[4]根据逐差法可得
false
小车经过计数点4时的瞬时速度
false
18．A false false
【详解】
(1)[1]图中所示的是电火花计时器，工作电压是220V的交流电。
(2)[2]由于相邻两点的时间间隔相等，打A点的速度等于与A相邻两段的平均速度，由于打点的时间间隔T=0.02s，因此打A点的速度
false
[3]从图中可知，有8段时间间隔，相对应的位移分别为S1，S2……S8，则
false
false
false
false
而平均加速度
false
根据图中数据代入可得
false
19．0.1 0.15 0.5 窄 B
【详解】
(1)[1]滑块通过第一个光电门时的速度
false
滑块通过第一个光电门时的速度
false
[2]滑块的加速度
false
[3]两个光电门之间的距离
(2)[4]遮光条越窄，遮光时间越短，平均速度越接近于瞬时速度，误差越小。
[5]当运动时间无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度，所以B正确，AC错误。
故选B。