2.1 实验探究小车速度随时间变化的规律（word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

课时作业（六）　实验：探究小车速度随时间变化的规律 （建议用时：40分钟） （见学生用书P131） [基础题组练] 1.（1）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，给你以下器材：电磁打点计时器、电池组、纸带、复写纸、小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板.其中不需要的器材是　　　　，还需要增添的器材有　　　　. （2）关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确的是　　　　（填字母）. 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，小车应靠近打点计时器 C.应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车 D.打点计时器应接在低压直流电源上 E.小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行 F.作v－t图像时，应先描点后连线，并且要把描出的所有点都连接起来 解析　（1）电磁打点计时器使用低压交流电源，所以不需要的器材是电池组.为了得到小车的运动规律，还需要刻度尺来测量计数点之间的距离，所以还需要低压交流电源、刻度尺. （2）长木板不能侧向倾斜，但是可以一端高、一端低，选项A错误；在释放小车前，小车应尽量靠近打点计时器，从而能在纸带上打出更多的点，有利于实验数据的处理和减小误差，选项B正确；实验中应先接通电源，然后释放小车，选项C正确；打点计时器应接在低压交流电源上，选项D错误；小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行，选项E正确；作v－t图像时，让尽量多的点落在图线上，不在图线上的点均匀分布在图线的两侧，描绘成平滑的曲线，不要求所有的点都在图线上，选项F错误. 答案　（1）电池组　低压交流电源、刻度尺　（2）BCE 2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： （1）下列仪器需要用到的有　　　　. A　 B C　 D （2）某同学进行了以下实验操作步骤，其中有错误的步骤是　　　　. A.将电火花计时器固定在长木板的一端，并接在220 V交变电源上 B.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂重量适当的槽码 D.将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开小车，然后接通电源 （3）在实验中得到一条如图所示的纸带，已知电源频率为50 Hz，相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s，测量出x5＝4.44 cm、x6＝4.78 cm，则打下F点时小车的瞬时速度v＝　　　　　m/s.（结果保留两位有效数字） （4）若实验时电源频率大于50 Hz，而做实验的同学并不知道，则打下F点时小车的实际速度　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）测量速度. 解析　（1）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，依据实验原理，需要通过打点计时器在纸带上打点，借助刻度尺来测量长度，从而研究小车的速度与时间的关系，选项A、B正确. （2）应先接通电源，后放开小车，故步骤D错误. （3）打下纸带上F点时小车的瞬时速度为v＝＝×10－2 m/s≈0.46 m/s. （4）若实验时电源频率大于50 Hz，由F点的瞬时速度表达式v＝＝f可知，其实际速度大于测量速度. 答案　（1）AB　（2）D　（3）0.46　（4）大于 3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点（每相邻两个计数点间还有4个点没有画出），电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源.他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表： 对应点 B C D E F 速度（m/s） 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301 （1）设电火花计时器的打点周期为T，计算vF的公式为vF＝　　　　. （2）根据表中的数据，以A点对应的时刻为t＝0，在图乙所示坐标系中合理选择标度，作出v－t图像. （3）利用该图像求得小车的加速度a＝　　　　 m/s2.（结果保留两位有效数字） （4）如果当时使用交变电流的电压为210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）. 解析　（1）两个相邻计数点的时间间隔t＝5T＝0.1 s， 计算vF的公式为vF＝. （2）根据表中数据，利用描点法作出图像如图所示. （3）图像斜率大小等于加速度大小，故有 a＝＝ m/s2＝0.40 m/s2. （4）如果当时电网中交变电流的电压变为210 V，而做实验的同学并不知道，但频率不变，故打点的周期不变，不影响测量情况，故加速度的测量值与实际值相比不变. 答案　（1）　（2）见解析图　（3）0.40　（4）不变 4.一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置进行编号.如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，以此位置作为零时刻.摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝　　　　　m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝　　　　　m/s.在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图像（保留描点痕迹）；根据图像可求出加速度a＝　　　　　m/s2.（结果均保留两位有效数字） 解析　由题图知，x1＋x2＝0.06 m，而 v2＝ m/s＝0.06 m/s， 解得T＝0.5 s. 则v3＝＝ m/s＝0.12 m/s， 又x4＋x5＝0.24 m 则v5＝＝ m/s＝0.24 m/s. 根据各点的瞬时速度，作出v－t图像如图所示， v－t图像的斜率表示加速度，则加速度 a＝k＝＝ m/s2＝0.12 m/s2. 答案　0.12　0.24　见解析图　0.12 [能力提升练] 5.某同学在玩具赛车的赛车场看赛车比赛时，用相机连拍功能对经过的某玩具赛车进行了连拍，然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好，排列好的位置关系如图所示.已知该相机的连拍频率是每秒10张，照片与实物的比例为1∶10.为了判断该赛车的运动情况，该同学对整理好的照片进行了研究.请根据图中数据回答下列问题： （1）该照相机连拍时，其拍摄周期为T＝　　　　　s. （2）图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v2＝　　　　　m/s，在第五个位置的速度v5＝　　　　　m/s. （3）该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度a＝　　　　　m/s2. 解析　（1）每秒拍10张照片，则拍摄周期T＝ s＝0.1 s. （2）（3）设题图中前两段的位移为x1，最后两段的位移为x2，玩具赛车在第二个位置的速度为 v2＝＝ m/s＝2.6 m/s. 玩具赛车在第五个位置的速度为 v5＝＝ m/s＝3.2 m/s， 则a＝＝2 m/s2. 答案　（1）0.1　（2）2.6　3.2　（3）2 6.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器接在50 Hz的低压交变电源上，某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出），如图甲所示.从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示v－t关系的图线，从而求出加速度的大小. （1）请你在图乙xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v－t关系的图线，其中　　　　（选填“x”或“y”）轴相当于v轴，　　　　（选填“x”或“y”）轴相当于t轴. （2）从第一个计数点开始计时，为求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出　　　　段纸带的长度. （3）若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为　　　　　m/s2. 解析　（1）分别取a、b、c、d、e五段的上方中点，并连线，则得到能表示v－t关系的图线，如图所示， y轴相当于v轴；x轴相当于t轴. （2）t＝0.15 s是BC段的中间时刻，要求t＝0.15 s时的瞬时速度，只需要测出b段纸带的长度xB，然后用＝求得的平均速度即可认为是t＝0.15 s时刻的瞬时速度. （3）a、e段各自中间时刻的速度分别为 va＝＝＝0.2 m/s， ve＝＝＝1.0 m/s， 根据a＝得a＝＝ m/s2＝2 m/s2. 答案　（1）见解析图　y　x　（2）b　（3）2 学科网（北京）股份有限公司 $$