2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律基础达标（Word含解析）-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律基础达标（含解析）
一、单选题
1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列做法正确的是（??
）
A.?作v-t图象时，必须用圆滑曲线连线且经过每一个点
B.?先使纸带运动，再接通电源
C.?牵引小车的钩码越多越好
D.?将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处
2.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.?????????????????????????????????????????B.?
C.?????????????????????????????????????????D.?
3.某同学在“探究匀变速直线运动”的实验中，使用了频率为50Hz的电磁打点计时器，在纸带上打下相邻两个点的时间间隔是（??
）
A.?0.01
s???????????????????????????????????B.?0.02
s???????????????????????????????????C.?0.1
s???????????????????????????????????D.?0.2
s
4.用打点计时器探究匀变速直线运动速度随时间变化规律的实验中，利用实验数据描点作出v﹣t图象，所描的点不完全在同一条直线上，原因可能是（??
）
A.?长度测量不准确?????B.?小车质量偏小?????C.?没有平衡小车受到的摩擦力?????D.?拉小车的钩码质量偏大
5.当汽车做匀变速直线运动时（??
）
A.?在相等的时间内位置变化相同?????????????????????????????B.?在相等的时间内速度变化相等
C.?速度大小不断改变，方向一定不变??????????????????????D.?加速度大小不断改变，方向一定不变
6.图是小车在斜面上运动时，通过打点计时器所得的一条纸带(A、B、C、D、E、F每相邻的两点间都有四个点未画出，打点计时器电源的频率为50Hz)，测得各段长度为OA=6.10cm、OB=13.20cm、OC=21.40cm、OD=30.70cm、OE=41.10cm、OF=52.60cm，则根据这些数据，可求得打B点时小车的速度和小车在斜面上运动的加速度分别为（??
）
A.?0.77m/s，1.10m/s2???????????????????????????????????????????B.?0.77m/s，7.10m/s2
C.?1.53m/s，1.10m/s2???????????????????????????????????????????D.?1.53m/s，7.10m/s2
7.在用打点计时器探究匀变速直线运动的速度随时间变化规律的实验中，获得的一段纸带如图所示，A、B、C、D为相邻的四个计数点，已知AB=1.80cm，BC=2.00cm，CD=2.20cm，相邻两计数点间的时间间隔为0.1s．关于该实验，下列说法正确的是（??
）
A.?相邻两计数点间的时间间隔为0.1
s是用秒表测出的??????????B.?实验时应先释放小车再接通电源
C.?打点计时器打C点时，小车的速度为0.42
m/s??????????D.?小车运动的加速度是0.2
m/s2
8.在做“实验：探究小车速度随时间变化的规律”中，算出各计数点小车的瞬时速度如下表：
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻t/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
小车的瞬时速度v/（cm?s﹣1）
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
为了算出小车的加速度，最好的方法是（?
）
A.?根据任意两个计数点的速度，用公式
算出加速度
B.?依次算出连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
C.?根据实验数据画出v﹣t图象，量出其倾角α，由公式a=tanα算出加速度
D.?根据实验数据画出v﹣t图象，由图象上任意两点所对应的速度，用公式
算出加速度
9.关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是（??
）
A.?把长木板平放在实验桌上，使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端
B.?在释放小车前，小车应靠近打点计时器
C.?应先接通电源，待打点计时器开始打点并稳定后再释放小车
D.?钩码的质量越大越好
10.小梁同学想探究小车在做匀变速直线运动中，速度随时间变化的规律。于是他采用了如图所示的实验装置图
局部
。则图中明显存在的错误有
??
填字母
。
A.?未平衡摩擦力?????????????????B.?细绳未与轨道平行?????????????????C.?钩码的质量未远小于小车质量
11.如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间△t，测得遮光条的宽度为△x，用
近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，为使
更接近瞬时速度，正确的措施是（　　）
A.?换用宽度更窄的遮光条???????????????????????????????????????B.?提高测量遮光条宽度的精确度
C.?使滑片的释放点更靠近光电门?????????????????????????????D.?增大气垫导轨与水平面的夹角
12.关于探究小车速度随时间变化的规律的实验，下列说法中正确的是（??
）
A.?打点计时器应接交流电源
B.?应先释放纸带，后接通电源打点
C.?需使用秒表测出小车运动的时间
D.?只要测出纸带上任意两点迹间的距离，就可求出小车运动的加速度
13.在“探究匀变速物体的加速度”实验中，对加速度的测量合理的有（???
）
A.?任意选择两个计数点的速度，用公式a=
算出
B.?根据数据作v﹣t图象，由图线上较远两点所对应的速度及时间，用公式a=
算出
C.?测出从第一个点到所选点的距离和时间，用X=
at2计算
D.?算出第一个和最后一个计数点的速度，再用a=
算出
14.在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，得到的记录纸带如图所示，图中的点为记数点，在每两相邻的记数点间还有4个点没有画出，则小车运动的加速度为（??
）
A.?0.2m/s2???????????????????????????B.?2.0m/s2???????????????????????????C.?20.0m/s2???????????????????????????D.?200.0m/s2
15.
小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端．小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据．则以下表述正确的是（??
）
实验次数
不同的挡光片
通过光电门的时间（s）
速度（m/s）
第一次
Ⅰ
0.23044
0.347
第二次
Ⅱ
0.17464
0.344
第三次
Ⅲ
0.11662
0.343
第四次
Ⅳ
0.05850
0.342
A.?四个挡光片中，挡光片Ⅰ的宽度最小
B.?四个挡光片中，挡光片Ⅲ的宽度最小
C.?四次实验中，第一次实验测得速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
D.?四次实验中，第四次实验测得速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
二、实验探究题
16.????????????????????
（1）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中
①已提供了小车、一端附有滑轮的长木板、纸带、细绳、刻度尺。为了完成实验，还需从下列所示实验器材中选取________；（填写相应的字母符号）
②在实验操作中，下列说法正确的是________。
A．实验时必须将木板一端垫高??????????????
B．小车释放时尽量靠近长木板的滑轮一侧
C．小车释放时应先接通打点计时器电源后放手??
D．实验结束时应先取下纸带后关闭电源
17.某实验小组在做“探究小车速度随时间的变化规律”的实验时，通过打点计时器得到一条记录小车运动情况的纸带，每隔四个点取一个计数点，测量数据如图所示。（结果均保留三位有效数字）
（1）由图可得小车运动的加速度大小为________；
（2）D点的瞬时速度大小为________
；
（3）若实验时，交流电的实际频率为51Hz，则测最出的加速度________（“偏大”“偏小”或“不变”）。
18.某实验小组研究小车匀变速直线运动规律的实验装置如图甲所示，打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图乙所示，相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出。
（1）图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T=________s。
（2）计数点3对应的瞬时速度大小计算式为v3=________。
（3）为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=________。
（4）若计时器工作频率大于50Hz，则根据表达式和题中数据计算出v3的结果比实际值________（填“相等”“偏大”或“偏小”）。
答案解析
1.【答案】
D
【解析】A．作v-t图象时，应用刻度尺作出直线，穿过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，A不符合题意；
B．先接通电源，再使纸带运动，B不符合题意；
C．牵引小车的钩码不能太多，C不符合题意；
D．为充分利用纸带，将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，D符合题意。
故答案为：D。
为了使纸带记录重物的运动全过程，需要先接通电源，再释放重物；释放重物时，小车应该靠近打点计时器释放。
2.【答案】
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，可看做加速度为零；A、B
两条纸带上的点间隔在不断增大，且A条纸带上的点相邻间距之差较大，故纸带A的加速度最大，所以选项A正确。
故答案为：A
本题通过纸带上打点情况判断物体运动加速度的大小。同一打点计时器打出的纸带时间间隔是相同的，相邻两点的间距的大小只能反应平均速度的大小，间距变化大的才代表加速度大。
3.【答案】
B
【解析】解：因为打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，每秒打点个数为50个，即纸带上打下相邻两个点的时问间隔是0.02s，即周期和频率之间的关系为：T=
．故ACD错误，B正确．
故答案为：B．
该题目利用周期和频率的关系
，
代入公式求解即可。
4.【答案】
A
【解析】解：A、由于实验存在误差或错误，所以这些点中有绝大多数点不可能完全在一条直线上，但紧挨在一条直线附近，若是偏离这条直线太远，即为错误点，然后用倾斜直线进行连接，这条直线通过大部分的点，不在直线上的点两侧分布均匀，此条直线可表示小车运动的规律，所描的点不完全在同一条直线上，原因可能是长度测量不准确，导致速度计算不准确，故A正确；
B、当小车质量偏小，或拉小车的钩码质量偏大，则在直线末端会出现弯曲现象，故BD错误；
C、若没有平衡小车的摩擦力，则出现不过原点的倾斜直线，故C错误；
故选：A．
由于实验存在误差，这些点中，个别点不在同一条直线上，与直线偏差较小的点可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点可能是实验中出现错误造成的．
5.【答案】
B
【解析】对于匀变速直线运动，
，可知各段时间内的初速度不同，则位移不同，即位置变化不相同，A不符合题意；速度该变量△v=a?△t，故应该是在相等时间内的速度改变始终相等，B符合题意；若加速度的方向与初速度方向相反，则物体速度的方向可能发生变化，如竖直上抛运动。C不符合题意；匀变速直线运动的加速度大小，方向都不变，D不符合题意；
故答案为：B。
匀变速直线运动加速度保持不变，速度随时间均匀变化。
6.【答案】
A
【解析】根据运动学公式求速度
加速度
故答案为：A。
B点的速度等于物体在AC段中运动的平均速度，即利用AC的长度除以对应的时间即可；结合纸带上点的距离，利用逐差法求解物体的加速度即可。
7.【答案】
D
【解析】解：A、他按打点先后顺序每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，并不是秒表测量出的，故A错误；
B、实验时应先接通电源，再释放小车，故B错误；
CD、利用匀变速直线运动的推论得：
vC=
=
?m/s=0.21m/s
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：a=
=
=0.2m/s2
，
故C错误，D正确；
故选：D．
时间间隔是打点计时器的设定，为了使纸带记录下小车运动的全过程，应先接通电源，再释放小车。
8.【答案】
D
【解析】解：A、根据任意两计数点的速度，求加速度的大小，偶然误差较大，实验误差较大，故A错误；
B、依次算出连续两个计数点间的加速度，这样不能有效的剔除误差较大的点，故B错误；
C、根据实验数据画出v﹣t图象，当纵坐标取不同的标度时，图象的倾角就会不同，所以量出其倾角，用公式a=tanα算出的数值并不是加速度，故C错误．
D、根据实验数据画出v﹣t图象，可以误差较大的点有效剔除，可以减小偶然误差，因此这种方法可取，故D正确．
故选：D．
应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法，应用图象法处理实验数据可以减小实验误差．
9.【答案】
D
【解析】A．把长木板平放在实验桌上，使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，A正确，不符合题意；
B．在释放小车前，小车应靠近打点计时器，B正确，不符合题意；
C．为提高纸带利用率，应先接通电源，待打点计时器开始打点并稳定后再释放小车，C正确，不符合题意；
D．钩码的质量并不是越大越好，D错误，符合题意。
故答案为：D。
钩码的质量不是越大越好；实验释放小车时，小车要靠近打点计时器；实验要先接通电源后释放小车。
10.【答案】
B
【解析】探究小车速度随时间变化的规律实验，要求小车做匀加速直线运动，所以细线应与木板平行，不需要平衡摩擦力，也不需要满足钩码的质量未远小于小车质量。AC不符合题意，B符合题意；
故答案为：B。
根据实验要求以及实验过程中的注意事项分析即可。
11.【答案】
A
【解析】解：本题中利用平均速度等效替代瞬时速度；故只能尽量减小计算平均速度的位移，即换用宽度更窄的遮光条；A符合题意；BCD不符合题意；
故答案为：A．
解答本题应掌握关键问题，要使位移与时间的比值更接近一个瞬间只能减小宽度。
12.【答案】
A
【解析】解：A、打点计时器应接交流电源，故A正确；
B、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故B错误；
C、我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故C错误；
D、依据加速度公式a=
，△x是任意连续相等时间内的位移之差，因此知道纸带上任意两点迹间的距离，不能求出小车运动的加速度，故D错误．
故选：A．
正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
13.【答案】
B
【解析】解：AB、在处理实验数据时，如果只使用其中两个数据，由于偶然误差的存在可能会造成最后误差较大；所以我们可以根据实验数据画出v﹣t图象，考虑到误差，不可能是所有点都整齐的排成一条直线，连线时，应该尽量使那些不能画在线上的点均匀地分布在线的两侧，这样图线上会舍弃误差较大的点，由图线上较远两点所对应的速度及时间，用公式a=
算出加速度，所以误差小，A不符合题意，B符合题意；
C、第一个点不一定是抛出点，因此竖直方向速度不一定是零，那么公式X=
at2计算不适用，C不符合题意．
D、第一个和最后一个计数点的速度，再用a=
算出，若其中一点速度误差较大，则计算不合理，D不符合题意．
故答案为：B．
通过题目给出的数据作出速度﹣时间图象，解出其斜率即是小车的平均加速度；也可以采用逐差法求解平均加速度．
14.【答案】
B
【解析】解：每相邻两个计数点之间还有4个实验点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2
，
整理得：a=
=
=2.0m/s2
．
故选：B．
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．
15.【答案】
D
【解析】
解：根据v2=2ax可得v=
AB、由于小车每次从同一位置由静止开始下滑，故每次到光电门的速度相同．
而遮光板通过光电门的时间t=
，可见遮光板通过光电门的时间越长代表遮光板越宽．故AB错误．
CD、显然遮光板越小，遮光板的平均速度越趋近于遮光板前端的速度即越趋近于车头的速度．故C错误，D正确．
故选：D．
根据v2=2ax可得v=
，而遮光板通过光电门的时间t=
，可见遮光板通过光电门的时间越长代表遮光板越宽；遮光板越小，遮光板的平均速度越趋近越趋近于车头的速度．
16.【答案】
（1）BC；C
【解析】(1)探究小车速度随时间的变化规律，根据实验原理可知，除了给出的仪器外，还需要打点计时器和钩码
?故答案为：BC；
A．在探究小车速度随时间变化的规律时，只要小车做匀加变速运动即可，所以不必须将木板一端垫高，A不符合题意；
B．在实验时要将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，这样可以在纸带上打出较多的点，提高纸带的利用效率，B不符合题意；
C．开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，C符合题意；
D．实验结束时，应先关电源，然后再取下纸带，D不符合题意。
故答案为：C。
?(1)根据实验的原理确定测量的物理量，从而确定所需的器材；
(2)根据实验的原理和步骤分析解决。
?17.【答案】
（1）12.6
（2）3.90
（3）偏小
【解析】(1)由题意可知，计数点间的时间间隔
，根据逐差法，可知加速度
(2)D点的瞬时速度
?(3)若交流电的实际频率是
，会导致打点周期变小，而处理数据计算加速度时还用的是原来的较大的周期，即测量出的加速度比实际值偏小。
根据逐差法求出加速度；根据中间时刻速度等于平均速度求出D点的速度，再根据周期与频率关系求出周期，并带入逐差法判断出周期变大后加速度的变化情况。
18.【答案】
（1）0.1
（2）
（3）
（4）偏小
【解析】(1)打点计时器的工作频率为50Hz，故纸带上相邻点间的时间间隔为
相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出，故相邻计数点间的时间间隔
(2)在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，则
(3)根据逐差法可得
(4)若计时器工作频率大于50Hz，则相邻计数点间的时间间隔T减小，根据
可知实际值偏大，所以按照题中给定的数据计算出v3的结果比实际值偏小。
（1）已知打点计时器的频率可以求出打点周期的大小，利用周期大小可以求出计数点之间的时间间隔；
（2）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（3）利用逐差法可以求出加速度的大小；
（4）利用测量的频率偏小其周期偏大可以判别其加速度测量值偏小。