2018-2019版高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律習(xí)題 新人教版必修1.doc

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1　實(shí)驗(yàn):探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 基礎(chǔ)鞏固 1在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.長(zhǎng)木板一定要水平擺放 B.使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí),不必估讀 C.使用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí),要估讀到最小刻度的下一位 D.作v-t圖象時(shí),所描線必須經(jīng)過(guò)每一個(gè)點(diǎn) 解析:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,一般長(zhǎng)木板應(yīng)平放,不能側(cè)向傾斜,但適當(dāng)一端高一端低,也是可以的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。使用刻度尺測(cè)長(zhǎng)度時(shí),需要估讀,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確。作v-t圖象時(shí),若各點(diǎn)與直線擬合,則作直線并使直線經(jīng)過(guò)盡量多的點(diǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:C 2在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,關(guān)于計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔的下列說(shuō)法正確的是(　　) A.每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.10 s B.每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.08 s C.每隔5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.10 s D.每隔5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.08 s 解析:本實(shí)驗(yàn)用的電源為50 Hz的交變電流,則相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為150 s=0.02 s,所以每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)有5個(gè)時(shí)間間隔,計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.10 s,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。每隔5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)則有6個(gè)時(shí)間間隔,總間隔為0.026 s=0.12 s,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案:A 3用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究加速度不變的直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,造成各連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之差不是一個(gè)恒量的主要原因是(　　) A.長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確　　　　　B.打點(diǎn)時(shí)間間隔不均勻 C.運(yùn)動(dòng)中受摩擦力作用 D.木板未調(diào)成水平 答案:A 4在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中: (1)下列器材多余的是　　　　。 ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器?、谔炱健、鄣蛪褐绷麟娫础、芗?xì)繩 ⑤紙帶?、扌≤嚒、咩^碼?、嗤１怼、嵋欢擞谢喌拈L(zhǎng)木板 (2)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪€需要的器材是 　。 解析:實(shí)驗(yàn)中給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電的是低壓交流電源,而非低壓直流電源。實(shí)驗(yàn)中小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可以從所打紙帶上的點(diǎn)跡數(shù)出,而不使用停表測(cè)量,另外此實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)質(zhì)量,故不需要天平。在此實(shí)驗(yàn)中還需用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。 答案:(1)②③⑧　(2)低壓交流電源、刻度尺 5一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在傾角為θ的斜面上,一小車拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶從斜面上滑下,打出的紙帶的一段如圖所示。紙帶上0、1、2、3、4、5、6是計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s。 (1)根據(jù)紙帶上記錄的數(shù)據(jù)判斷小車是做　　　　運(yùn)動(dòng); (2)若小車做速度隨時(shí)間均勻增加的運(yùn)動(dòng),則加速度的大小a=　　　　; (3)在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)小車對(duì)應(yīng)的速度大小為v=　。 解析:(1)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移x1=6.00 cm,x2=16.00 cm-6.00 cm=10.00 cm,x3=30.00 cm-16.00 cm=14.00 cm,x4=48.00 cm-30.00 cm=18.00 cm,x5=70.00 cm-48.00 cm=22.00 cm,x6=96.00 cm-70.00 cm=26.00 cm。因?yàn)閤2-x1=x3-x2=x4-x3=x5-x4=x6-x5=4.00 cm,即連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差都相等,所以小車做的是速度隨時(shí)間均勻增加的直線運(yùn)動(dòng)。 (2)由Δx=aT2,得小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=ΔxT2=4.0010-20.12 m/s2=4.00 m/s2。 (3)根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度可知v=x3+x42T=(14.00+18.00)0.0120.1 m/s=1.6 m/s。 答案:(1)速度隨時(shí)間均勻增加的直線　(2)4.00 m/s2　(3)1.6 m/s 6 在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,如圖所示的是某次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶,圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。 (1)根據(jù)　　　　　　　　　　　　可以判定小車做速度隨時(shí)間均勻增加的直線運(yùn)動(dòng)。 (2)根據(jù)有關(guān)公式可求得vB=1.38 m/s,vC=　　? m/s,vD=3.90 m/s。 (3)利用求得的數(shù)值作出小車的v-t圖線(以打A點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)),并根據(jù)圖線求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=　　　　 m/s2。 (4)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交,若交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是0.12 m/s,此交點(diǎn)的物理意義是　。 解析:(1)計(jì)算得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移分別為x1=7.5 cm,x2=20.1 cm,x3=32.7 cm,x4=45.3 cm,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移差分別為x2-x1=12.6 cm,x3-x2=12.6 cm,x4-x3=12.6 cm,可見(jiàn),小車做速度隨時(shí)間均勻增加的直線運(yùn)動(dòng)。 (2)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=50.02 s=0.1 s。打C時(shí)的瞬時(shí)速度等于BD過(guò)程的平均速度vC=xBD2T=(60.3-7.5)10-220.1 m/s=2.64 m/s。 (3)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出v-t圖,圖線的斜率即加速度a=ΔvΔt=3.90-1.380.3-0.1 m/s2=12.6 m/s2。 (4)此交點(diǎn)的物理意義是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)A時(shí)紙帶對(duì)應(yīng)的速度。 答案:(1)相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差相等 (2)2.64 (3)12.6 (4)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)時(shí)點(diǎn)A時(shí)紙帶對(duì)應(yīng)的速度 能力提升 1(多選)關(guān)于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是(　　) A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板上,且靠近滑輪一端 B.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端 C.應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車 D.牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)越多越好 解析:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小車開(kāi)始時(shí)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是為了使小車的運(yùn)動(dòng)距離較大,選項(xiàng)B正確;若先釋放小車后接通電源只能在紙帶的后面部分打點(diǎn),選項(xiàng)C正確;鉤碼個(gè)數(shù)少,打點(diǎn)密集,鉤碼個(gè)數(shù)多,打點(diǎn)太少,都會(huì)帶來(lái)實(shí)驗(yàn)誤差,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:BC 2(多選)一小球在水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng),用照相機(jī)對(duì)著小球每隔0.1 s拍照一次,得到一幅頻閃照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如圖所示,已知照片與實(shí)物的比例為1∶10,則(　　) A.圖中對(duì)應(yīng)的小球在通過(guò)8 cm距離內(nèi)的平均速度是 2 m/s B.圖中對(duì)應(yīng)的小球在通過(guò)8 cm距離內(nèi)的平均速度是 1.6 m/s C.圖中對(duì)應(yīng)的小球通過(guò)6 cm處的瞬時(shí)速度是2.5 m/s D.圖中對(duì)應(yīng)的小球通過(guò)6 cm處的瞬時(shí)速度是2 m/s 解析:小球在通過(guò)8 cm距離內(nèi)的平均速度v=xt=81040.1 cm/s=200 cm/s=2 m/s,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤?？梢哉J(rèn)為小球通過(guò)6 cm處的瞬時(shí)速度等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度v=xt=41020.1 cm/s=200 cm/s=2 m/s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。 答案:AD 3光電計(jì)時(shí)器是一種常用計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有滑塊從a、b間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示出物體的擋光時(shí)間?，F(xiàn)有某滑塊在斜面上滑行,先后兩次通過(guò)光電門1和2,計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別是t1=510-2 s、t2=310-2 s,從光電門1到光電門2所經(jīng)歷的總時(shí)間t=0.15 s,用分度值為1 mm的刻度尺測(cè)量小滑塊的長(zhǎng)度d,示數(shù)如圖乙所示。 (1)讀出滑塊的長(zhǎng)度d為　　　　cm。 (2)滑塊通過(guò)光電門的速度v1、v2分別為　　　m/s、　　　　m/s。 (3)滑塊的加速度大小為　　　　。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)) 解析: (1)由圖可知d=8.42 cm-4.00 cm=4.42 cm。 (2)通過(guò)光電門的速度 v1=dt1=0.88 m/s,v2=dt2=1.47 m/s。 (3)滑塊的加速度 a=v2-v1t=1.47-0.880.15 m/s2=3.93 m/s2。 答案: (1)4.42　(2)0.88　1.47　(3)3.93 m/s2 甲 ★4一位同學(xué)設(shè)計(jì)了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車沿斜面下滑的加速度的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源的頻率為50 Hz,圖乙是所打出的紙帶的一段,用毫米刻度尺量得數(shù)據(jù)如下:x1=1.69 cm,x2=2.28 cm,x3=3.04 cm,x4=3.82 cm,x5=4.58 cm,x6=5.36 cm,x7=6.14 cm。 (1)由圖乙可知,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔Δt=　　　　 s; 乙 (2)利用所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算小車沿斜面下滑的加速度時(shí),有一數(shù)據(jù)不可靠,這一數(shù)據(jù)是　　　　(填數(shù)據(jù)的字母代號(hào)); (3)去掉這一不可靠數(shù)據(jù),利用其余數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度大小a =　　　m/s2(取三位有效數(shù)字)。 解析:(1)交流電源的頻率為50 Hz,因此打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02 s,所以Δt=30.02 s=0.06 s。 (2)求出連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差:x2-x1=0.59 cm,x3-x2=0.76 cm,x4-x3=0.78 cm,x5-x4=0.76 cm,x6-x5=0.78 cm,x7-x6=0.78 cm?？梢?jiàn)x1不可靠。 (3)由逐差法可得 a=(x5+x6+x7)-(x2+x3+x4)9T2,代入數(shù)據(jù)得a=2.14 m/s2。 答案:(1)0.06　(2)x1　(3)2.14 ★5在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,紙帶記錄了小車的運(yùn)動(dòng)情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出。x1=1.40 cm、x2=2.90 cm、x3=4.38 cm、x4=5.88 cm、x5=7.39 cm。 (1)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,計(jì)算出打下B、E兩個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度,并將這兩個(gè)速度值填入下表。 速度/(ms-1) vB vC vD vE 數(shù)值 0.364 0.513 (2)將B、C、D、E各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中,并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線。 (3)由所畫速度—時(shí)間圖象求出小車的加速度為　　　　 m/s2(保留三位有效數(shù)字)。 解析:(1)打B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度等于AC過(guò)程的平均速度 vB=x1+x22T=(1.40+2.90)10-220.1 m/s=0.215 m/s 打E點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度等于DF過(guò)程的平均速度 vE=x4+x52T=(5.88+7.39)10-220.1 m/s=0.664 m/s。 (2)以打A點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),v-t圖象如圖所示。 (3)根據(jù)圖象求出圖線的斜率就是小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=ΔvΔt=0.664-0.2150.4-0.1 m/s2=1.50 m/s2。 答案:(1)0.215　0.664　(2)見(jiàn)解析　(3)1.50(1.49~1.51)