2021-2022学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册 2.4科学测量：作直线运动物体的瞬时速度 跟踪训练（word解析版）

2.4科学测量：作直线运动物体的瞬时速度
跟踪训练（解析版）
1．在实验中，利用纸带上的数据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图线不可能为一条直线，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，但它们在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远
③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上（A、D、G、I），有6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
2．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．小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理
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，找一个适当的点作为计时起点
D．两相邻测量点间的时间间隔必须是0.1 s
3．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为2.0cm的遮光条。如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为0.20s，通过第二个光电门的时间为0.05s，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t为2.5s。试估算滑块加速度为（　　）
A． B． C． D．
4．打点计时器（带导线）、______、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、______、复写纸、坐标纸。
5．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：电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、导线、交流电源、复写纸。其中在本实验中还需要的器材是________。
（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点迹清晰的纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T0＝0.02s，其中x1＝7.05cm，x2＝7.68cm，x3＝8.33cm，x4＝8.95cm，x5＝9.61cm，x6＝10.26cm.
下表列出了打点计时器打下B、C、F点时小车的瞬时速度，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，在图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。（保留两位有效数字）
6．利用打点频率为50Hz打点计时器测定匀加速直线运动加速度，得到一条如图所示的纸带，0，1，2，3，4为计数点，每两计数点之间还有四个点未画出，量得x1=7.2cm、x2=17.1cm、x3=26.9cm、x4=36.8cm，回答下列问题：
（1）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是______
A．先接通电源，后让纸带运动 B．先让纸带运动，再接通电源
C．让纸带运动的同时接通电源 D．先让纸带运动或先接通电源都可以
（2）打2点时小车的速度是___________m/s，小车的加速度是___________m/s2（结果均保留两位有效数字）。
7．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
（1）电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于______；
A．交流电压的高低
B．纸带的长度
C．墨粉纸盘的大小
D．交流电的频率
（2）下列操作中正确的有______；
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C．应先释放小车，后接通电源
D．电火花计时器应使用6V以下交流电源
（3）如图1为同一打点计时器打下的4条纸带，四条纸带的a、b间的间距相等，则a、b间的平均速度最大的是______；
（4）某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图2所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每打5次点记为一个计数点。
①设电火花计时器打计时点的周期为T，则计算计数点F的瞬时速度vF的公式为：vF=______；
②他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表，以A点对应的时刻为t=0，试在图3所示坐标系中合理地选择标度，作出v﹣t图象______，并利用该图象求出物体的加速度a=______m/s2（结果保留两位有效数字）。
对应点 B C D E F
速度（m/s） 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301
8．某同学利用打点计时器对研究匀变速运动。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带标出的每两个相邻计数点之间还有4个点未画出。
由于该同学粗心，上面五组数据有一组测量出错，出现错误的数据是_______（选填“AB”或“EF”）；打出C点的速度大小为_______m/s（保留三位有效数字）；物块运动的加速度大小为_______m/s2（保留二位有效数字）。
9．某实验小组在做“测量做直线运动小车的瞬时速度”的实验中，选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示。图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T。在图中，由此可判断出，小车运动的速度_______（选填“越来越大”或“越来越小”）。为了计算打下A点时小车的瞬时速度，甲同学用计算，乙同学用计算，得到不同的计算结果从理论上讲，_______（选填“甲”或“乙”）同学的计算结果更接近vA的真实值。
10．研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲。打点计时器的工作频率为50Hz．纸带上计数点的间距s1=3.60cm、s2=4.40cm、s3=5.20cm、s4=5.99cm、s5=6.78cm、s6=7.58cm，其中每相邻两点之间还有4个计时点未画出。
（1）部分实验步骤如下：
①测量完毕，关闭电源，取出纸带
②将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
③接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车
④把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
上述实验步骤的正确顺序是：______（用数字序号填写）；
（2）图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔______s；
（3）计数点3对应的瞬时速度大小为______m/s（结果保留2位有效数字）；
（4）充分利用记录数据，减小偶然误差，小车加速度大小为______m/s2（结果保留3位有效数字）。
11．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动.
（1）实验中,必要的措施是______；
A．细线必须与长木板平行 B．先释放小车再接通电源
C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力
（2）他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出）.s1=3.59 cm，s2=4.41 cm，s3=5.19 cm，s4=5.97 cm，s5=6.78 cm，s6=7.64 cm.则小车的加速度a=______ m/s2.（要求充分利用测量的数据，结果保留两位有效数字）
12．重庆市育才中学高一某班学生用如图所示的实验装置研究自由落体运动。
（1）实验的部分步骤如下：
①把纸带穿过打点计时器，下端连接重物；
②竖直提起纸带和重物，使重物靠近打点计时器，先___________，后___________，打点计时器在纸带上打下一列点；
③更换纸带，重复①②的操作。
（2）他挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图所示。其中点为起始点，、、、、、为六个计时点。根据以上数据，计算打点到点时重锤的速度应该选择___________（填“段”，“段”）来计算，打点时重锤的速度=___________（计算结果保留3位有效数字）
参考答案
1．B
【详解】
①②③由于实验存在误差或错误，所以这10个点中有8个点不可能完全在一条直线上，但紧挨在一条直线附近，只有F和B两个点离这条直线远，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，①③错误②正确。
④在直线通过大多数的点，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，④正确。
故选B。
2．C
【详解】
A．小车在钩码的牵引下运动时，采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，A错误；
BC．上开始时密集的点，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点作为计时起点，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，两相邻测量点间的时间间隔不一定取0.1 s，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
滑块经过第一、第二个光电门时的速度为
由加速度的定义可得
故选D。
4．交变电源 刻度尺
【详解】
略
5．刻度尺 0.864 0.928 0.64±0.01
【详解】
(1)[1]本实验中还需要刻度尺，测量纸带的点距。
(2)[2]相邻两计数点间时间间隔为
打下D点时小车的瞬时速度为
[3]打下E点时小车的瞬时速度为
(3)[4]用描点法画出小车的速度—时间关系图线如图所示
(4)[5]图线的斜率表示加速度，可得小车的加速度为
6．A 2.2 9.9
【详解】
（1）[1]利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度时，为了提高纸带的利用率，应先接通电源，后释放纸带让纸带运动，故选A。
（2）[2]由于每两计数点之间还有四个点未画出，故相邻计数点间的时间间隔为
打2点时小车的速度是
[3]根据逐差法，小车的加速度大小为
7．D A A 0.40
【详解】
（1）[1]电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于交流电的频率，交流电的频率越大，打点周期越小，故选D。
（2）[2]A. 在释放小车前，小车要靠近打点计时器，以充分利用纸带，选项A正确；
B. 打点计时器应放在长木板的远离滑轮一端，选项B错误；
C. 应先接通电源，后释放小车，选项C错误；
D. 电火花计时器应使用220V交流电源，选项D错误；
故选A。
（3）[3]a、b间的平均速度最大的，应该是相邻点间距最大的，故选A。
（4）①[4]计算计数点F的瞬时速度vF的公式为
②[5]作出v﹣t图象如图
[6]利用该图象求出物体的加速度
8．EF 0.267 0.80
【详解】
[1]已知物体做匀加速直线运动，物块拖动纸带，打出的纸带如图所示，做匀变速直线运动的物体，相邻的相等的时间间隔内的位移之差相等，即
根据纸带数据分析
毫米刻度尺的分度值为1mm，读数应准确到毫米，然后再估读一位，EF间的读数不正确，所以出现错误的数据是EF。
[2] 相邻连个计数点之间的时间间隔
C点的速度大小
[3] 根据匀变速直线运动的推论
物块运动的加速度大小
9．越来越大 甲
【详解】
[1]图中，由此可判断出小车的位移越来越大，再根据它们的时间相等，则可判定小车的运动速度越来越大。
[2]根据时间越短时，平均速度越接近瞬时速度，甲同学用计算，乙同学用计算，则甲同学时间较短，因此从理论上讲，甲同学的计算结果更接近的真实值。
10．④②③① 0.1 0.48 0.794

【详解】
（1）[1] 部分实验步骤如下
把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。
将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连。
接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车。
测量完毕，关闭电源，取出纸带。
故实验步骤的正确顺序是：④②③①
（2）[2] 每相邻两个计时点两点之间还有4个记录点未画出，所以相邻两个计数点之间的时间间隔为
（3）[3] 中间时刻的速度为该时间段平均速度，所以计数点3对应的瞬时速度大小
（4）[4] 利用逐差法有
11．A
【详解】
[1]A．为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平，A正确；
B．为了充分利用纸带，实验时应先接通电源再释放纸带，B错误；
CD．本实验中只是研究匀变速直线运动规律，小车只要做匀加速直线运动即可，不需要让小车的质量远大于钩码的质量，也不需要平衡摩擦力， CD错误。
故选A。
[2] 每两个计数点间有四个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为
物体的加速度为
12．接通电源 释放重物 CE 2.21
【详解】
（1）②[1][2]竖直提起纸带和重物，使重物靠近打点计时器，先接通电源，后释放重物，打点计时器在纸带上打下一列点；
（2）[3][4]计算打点到点时重锤的速度应该选择CE段来计算，打点时重锤的速度