2021-2022年高一物理第一册培优同步专题训练
2.1 探究小车速度随时间变化的规律
一、单选题。本大题共12小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.在用打点计时器测速度的实验中,某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示,要求测出D点瞬时速度,本实验采用包含D点在内的一段距离中的平均速度来近似地代表D点的瞬时速度,已知电源频率50Hz,下列几种方法中最准确的是( )
A.false,false B.false,false
C.false,false D.false,false
2.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.长木板不能侧向倾斜,也不能一端高一端低
B.在释放小车前,小车应停在靠近打点计时器处
C.应先接通电源,待打点计时器开始打点后再释放小车
D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,算出小车经过各点的瞬时速度,描点作图后,关于加速度的计算,下列说法正确的是( )
A.根据任意两个计数点的速度,用公式false算出加速度
B.根据实验数据画出v-t图像,量出图线的倾角θ,由公式false算出加速度
C.根据实验数据画出v-t图像,选取图线上相距较远的两个点,用公式false算出加速度
D.依次选择2个计数点速度计算出多个加速度,然后算出这些加速度的平均值
4.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,某同学利用纸带上的数据计算出了各计数点对应时刻小车的瞬时速度.然后她以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,共描出了10个点,并“拟合”出了小车运动的v—t图象,如下图所示
针对该同学作出的v—t图象,她所在的实验小组的其他四位同学分别交流了自己的看法:
①这10个点无论如何也不在一条直线上,因此小车运动的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8个点虽然不在一条直线上,但它们紧挨在该条直线附近,只有F和B两个点离这条直线远;
③在这10个点当中只有4个点(A,D,G,I)能画出一条直线上,其余6个点都不在该直线上,这条直线肯定不能表示小车的速度随时间变化的规律;
④与直线偏差较小的点(C,E,H,J)可能是实验误差造成的,而偏离直线较远的点(B,F)则可能是实验中出现失误造成的.
对于以上四种看法,你认为有道理的是( )
A.①③ B.②④
C.①② D.③④
5.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,下列说法正确的是( )
A.分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离,这样便于记录
B.为使测量更为严谨,应把打下的第一个点作为第一个测量点
C.为了便于测量,应舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点当作计时起点
D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s
6.有一冲刺时离度为false的田径运动员正在进行false国际比赛,在终点处,有一站在路道终点旁边的摄影记者使用照相机给他拍摄冲刺运动,摄影记者使用的照相机的光圈(控制进光量的多少)是16,快门(曝光时间)是false,得到照片后测得其人的高度为false,胸前号码布上模糊部分的宽度是false,由以上数据可以知道运动员的( )
A.false成绩 B.冲刺成绩
C.false内平均速度 D.冲刺时false内的位移
7.某人用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,利用打出的一条纸带画出了小车速度随时间变化的图象,如图所示false下列说法正确的是false false
A.当电源频率为50Hz时,打点计时器每隔false秒打一个点
B.小车做匀速直线运动
C.小车在false秒时的速度大小是false
D.小车的加速度大小为false
8.轿车起动时的运动可近似看作匀加速运动,某人为了测定某辆轿车在平路上起动时的加速度,利用相机每隔2s曝光一次,拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片,如图所示.如果轿车车身总长为false,那么这辆轿车的加速度大约为false false
A.false B.false C.false D.false
9.在“研究匀变速直线运动”实验中,某实验小组实施了以下实验步骤,其中有错误的步骤是( )
A.把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面.把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路
B.再把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码,每次必须由静止释放小车,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面
C.把小车停在靠近打点计时器处,接通直流电源后,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,换上新纸带,重复两次
D.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开头比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个起始点,并把每打五个点的时间作为时间单位.在选好的起始点下面记作0,第六个点作为计数点1,依次标出计数点2、3、4、5、6,并测算出相邻两计数点间的距离,根据公式求出a
10.甲、乙两物体从同一地点开始沿同一方向运动,其速度随时间的变化关系如图所示,图中false,两段曲线均为false圆弧,则( )
A.两物体在t1时刻加速度相同
B.两物体在t2时刻运动方向均改变。
C.两物体在t3时刻相距最远,t时刻相遇
D.0~t4时间内甲物体的平均速度等于乙物体的平均速度
11.图是做匀变速直线运动的物体从打点计时器打出的纸带false纸带上面每打一点的时间间隔是false,且每两个记数点间还有四个计时点false已知false,false,false,false,false,则第三个记数点的速度false等于
A.false B.false C.false D.false
12.下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是( )
①启动电源,用手水平地拉动纸带,纸带上就打出一行小点
②关掉电源
③取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数若干个点,如果数出n个点,这些点划分出的间隔数是(n-1),由此计算出纸带从第1个点到第n个点的运动时间
④把纸带装好
⑤了解打点计时器的结构,然后把它固定在桌子上
⑥用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离.
A.⑤④①②③⑥
B.⑤④①③⑥②
C.⑤④①⑥③②
D.⑤④①②⑥③
二、多选题。本大题共3小题,每小题有两项或以上符合题意。
13.(多选)“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图甲、乙两个图象为甲、乙两位同学从实验中得到数据后画出的小车运动的v-t图象.下列说法正确的是( )
A.甲的实验误差比乙的实验误差小
B.甲的实验误差比乙的实验误差大
C.甲在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
D.乙在实验中处理纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹
14.如下图所示是做直线运动的甲、乙两物体的s-t图象,下列说法中正确的是( )
A.甲启动的时刻比乙早t1秒
B.当0C.当t =t2秒时,两物体相距最远
D.当t =t3秒 时,两物体相距s1米
15.一小球在水平桌面上做匀减速直线运动,用照相机对着小球每隔false拍照一次,得到一幅频闪照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示,已知照片与实物的比例为1:10,则( )
A.图中对应的小球在通过false距离内的平均速度是false
B.图中对应的小球在通过false距离内的平均速度是false
C.图中对应的小球通过false位置处的瞬时速度是false
D.图中对应的小球通过false位置处的瞬时速度是false
三、解答题。本大题共6小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
16.在某次实验中,打点计时器所用电源的频率为50Hz。通过实验得到小车做匀变速直线运动的一条纸带,纸带上每相邻的两个计数点之间都有四个点画出。按时间顺序取0,1,2,3,4,5共六个计数点,用刻度尺分别量出点1,2,3,4,5到点0的距离(单位:cm),如图所示,求:
(1)打计数点4时,纸带运动的瞬时速度;
(2)小车的加速度。
17.天文观测表明,距离地球为false的星体背离地球运动的速度为false,式中的false称为哈勃常数,其值为false(s·光年),现假设宇宙是一个大火球大爆炸后形成的,并设大爆炸后各星体以不同的速度,并以地球为中心向外匀速运动,据此请估算宇宙的年龄。
18.如图为一升降机向上做直线运动的速度-时间图像,根据图像求:
(1)升降机向上运动中的最大速度;
(2)升降机上升的总高度;
(3)升降机在整个上升过程中的平均速度大小。
19.为了测定气垫导轨上滑块的加速度大小,在滑块上安装了宽度为false的遮光板,如图所示,滑块在牵引力作用下先后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false,通过第二个光电门的时间为false,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间隔为false,则滑块的加速度为多大?
20.打点计时器使用的交流电频率为false,记录小车做变速运动的纸带如图所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5六个计数点,相邻两计数点之间还有四个点没有画出.纸带旁并排放着带有最小刻度为1毫米的刻度尺,0刻度线跟计数点0对齐.
(1)分别计算小车在打计数点2、计数点4时的瞬时速度大小;
(2)求小车在打计数点2和计数点4这段时间间隔内的平均加速度大小.
21.列车沿长直坡路向下行驶。开始时速度表上的示数是54false,以后每5s读取一次数据,见表
表列车速度表
时间false
0
5
10
15
20
25
30
速度false
54
59
65
70
76
81
86
速度false
(1)在表中填写以false为单位表示的速度值。
(2)作出列车速度与时间关系的false图像。
参考答案
1.D
【解析】ABC.计算瞬时速度时,所取位移越短,算出的平均速度越接近瞬时速度,所以选项A、B、C不合适;
D.false间含两个打点间隔,即
false
选项D正确。
故选D。
2.A
【解析】A、实验前要平衡摩擦力,把木板的一端垫高,长木板应一端高一端低,故A错误;
B、在释放小车前,小车应靠近打点计时器,故B正确;
C、应先接通电源,待打点计时器开始打点后再释放小车,故C正确;
D、要在小车到达定滑轮前使小车停止运动,故D正确;
故选A。
3.C
【解析】AC.实验中有偶然误差,通过图像法处理数据可以减小偶然误差,选择图线上较远的两个点进行计算可以减小误差,选项A错误,C正确;
D.依次选择2个计数点速度计算出多个加速度再求平均值,列式后发现多个数据在运算中被抵消,只有初末数据被利用,选项D错误;
B.图线倾角的大小与坐标轴的标度、单位有关,速度-时间图像中图线的倾角的正切值很多时候不具有实际意义,选项B错误。
故选C。
4.B
【解析】实验中产生误差是不可避免的,所以得到的点不可能严格地处于一条直线上,会稍有偏差.偏差过大的点可能是实验中的失误造成的,作图象时应把这样的点舍弃.故②、④两种看法有道理,①、③两种看法没有道理.
A.①③有道理,与分析不符,故A项错误;
B.②④有道理,与分析相符,故B项正确;
C.①②有道理,与分析不符,故C项错误;
D.③④有道理,与分析不符,故D项错误.
5.C
【解析】A.测量每两个相邻计数点间的距离时,应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点,一次读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得到每两个相邻计数点间距离的数值,故A错误;
BC。纸带上开始时打的点比较密集,点距过小,测量误差较大,故应舍去,找一个适当的点当作计时起点,故B错误,C正确;
D.选取计数点,可增加测量距离,减小测量过程所产生的误差,两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s,故D错误。
故选C。
6.B
【解析】AC.根据题意无法得出100m的运动时间,则无法求出100m内的平均速度,AC错误;
B.人的身高已知,则人的身高与照片的中的比例与人的位移与号码布影象的模糊部分的比值相等,故可求出运动员的位移,因曝光时间较短,故可以用这段时间内的平均速度代替运动员的冲线速度, B正确;
D.冲刺的平均速度未知,D错误;
故选B。
7.C
【解析】由于电源频率为false时,打点计时器每隔false秒打一个点,故A错误;据图象知,小车做匀加速直线运动,在false时的速度大小是false,直线的斜率为false,故BD错误,C正确.
8.B
【解析】由图可知,车身对应图上3小格,而车身的长度是4.5m,每一格表示1.5m
则第一段位移大小为
x1=8×1.5m=12m
第二段位移为
x2=13.6×1.5m=20.4m
根据推论
△x=aT2
则有
x2?x1=aT2
其中T=2s,解得
false
故B正确,ACD错误。
故选B。
9.C
【解析】A. 把附有滑轮的长木板放在实验桌上,由于小车通过细绳连接重物且跨过定滑轮,所以要使滑轮伸出桌面,为了更好的利用纸带的长度,所以把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路,故A项与题意不相符;
B. 再把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,为了使得小车的速度不会太快,所以下边挂上合适的钩码且每次必须由静止释放小车,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面,故B项与题意不相符;
C. 把小车停在靠近打点计时器处,接通交流电源后,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,换上新纸带,重复两次,故C项与题意相符;
D.为了减小测量误差,应去掉开头比较密集的点和每5个点取一计数点,故D项与题意不相符.
10.CD
【解析】A.速度—时间图象的斜率表示物体运动的加速度,所以两物体在false时刻斜率不同,所以加速度不相同,故A错误;
B.速度的正负表示运动方向,在false时刻之前甲乙两物体的速度都为正,所以都朝着正方向运动,false时刻甲的速度达到最大之后开始减小,而乙在false时刻速度变为0,之后乙沿原方向速度开始增大,所以甲乙两物体的速度方向没有发生变化,故B错误;
C.图象与坐标轴围成的面积表示位移,由图像可知开始时乙的速度大于甲的速度,乙做减速运动甲做加速运动,乙与甲的距离逐渐增大,且乙在前甲在后,false时刻甲乙速度相同,之后甲的速度大于乙的速度,二者之间的距离逐渐减小,false时刻前的某一时刻甲追上乙,之后甲超越乙,二者之间的距离变大,直到到false时刻,甲乙速度又相等,两物体相距最远;两段曲线均为false圆弧,可知从开始到false时刻二者图像与坐标轴围成的面积相等,即false时刻甲乙位移相等,所以甲乙在false时刻相遇,故C正确;
D.甲乙运动时间相等位移相等,所以平均速度相等,故D正确;
故CD。
11.A
【解析】因为每相邻两计数点间还有4个打点,所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s,根据运动学公式得:第三个记数点的速度false,A正确.
12.A
【解析】在使用打点计时器时应先进行安装,即步骤⑤;然后安装纸带即④;然后开始实验,要先开电源,再拉动纸带,即进行步骤①;然后关掉电源进行数据处理,故进行步骤②;数据处理时先数出点数,再测量长度,故为③、⑥;故正确的步骤为⑤④①②③⑥,A正确.
故选A。
13.BC
【解析】
从图象中可以看出乙图上点几乎都在一条直线上,而甲图中有一些点偏离了直线,所以甲的实验误差比乙的实验误差大,A错误B正确;甲图中t=0时速度为零,乙图中t=0时速度不为零,所以乙同学在实验中处理纸带时舍掉了开头一些密集的点迹,C正确D错误.
14.AD
【解析】A.由图象可以看出,乙在t1时刻才开始运动,所以甲启动的时刻比乙早t1;故A正确.
B.甲的位置随时间均匀减小,表示甲做负向的匀速直线运动;故B错误.
C.当t=t2时,两图象相交即两物体相遇;故C错误.
D.当t=t3时,甲的位移为零,乙的位移为s1,所以当t=t3时,两物体相距s1;故D正确.
15.AD
【解析】AB.照相机每隔false拍照一次,所以图中对应的小球通过false距离所用的时间false,照片与实物的比例为1:10,所以图中8cm对应的实际距离为false,则图中小球在通过8cm距离内的平均速度
false
A项正确,B项错误;
CD.图中对应小球做匀减速直线运动,其通过6cm位置处的瞬时速度可用图中小球通过false这一段距离的平均速度表示,所以小球通过6cm位置处的瞬时速度
false
C项错误,D项正确.
故选AD.
16.(1)false;(2)false
【解析】(1)相邻的两个计数点之间的时间间隔为
false
打计数点4时,纸带运动的瞬时速度
false
(2)小车的加速度
false
17.false年
【解析】由于假设大爆炸后各星体是背离地球做匀速运动的,故令宇宙年龄为false,则星体距地球距离应为
false
由
false
false
得
false
考虑到光速false,1光年为光在一年中经过的距离,即
1光年false·年
故
falsefalse年
18.6m/s 42m 4.2m/s
【解析】(1)根据v—t图象可知,升降机向上运动中的最大速度为vm=6m/s.
(2)升降机先加速向上,再匀速向上,然后减速向上,当t=10s时,速度减小为零,升降机上升到最大高度,在v—t图象中图线与时间轴围成的梯形的面积表示物体在这段时间内通过的位移,所以,总高度
false
(3)平均速度等于总位移除以总时间
false
19.false
【解析】遮光板通过第一个光电门的速度
false,
遮光板通过第二个光电门的速度
false,
故滑块的加速度
false.
20.(1)false,false(2)false
【解析】(1)计数点1、3、5到0点的距离可以通过刻度尺直接读出,读数时注意估读到毫米位的下一位.依次为false、false、false.
小车在打计数点2时的瞬时速度大小等于其在计数点1、3之间的平均速度大小,即
false;
同理,
false.
(2)平均加速度大小
false.
21.(1) 15m/s;16.4m/s;18.1m/s;19.4m/s;21.2m/s;22.5m/s;23.9m/s;(2)图见解析
【解析】(1)根据速度单位之间的换算关系可知:
54km/h=15m/s;?
59km/h=16.4m/s
65km/h=18.1m/s
70km/h=19.4m/s
76km/h=21.2m/s
81km/h=22.5m/s
86km/h=23.9m/s
(2)根据速度值建立如图所示坐标,利用描点法可得出对应的图象如图所示;