实验3 探究小车速度随时间变化的规律

实验3 探究小车速度随时间变化的规律 一、单选题 1．小明用图甲所示的器材探究小车做匀加速运动时速度随时间变化的规律，实验中得到一条纸带（部分）如图乙所示，计数点A、B、C间各有一个打点，测得AB=s1、BC=s2，已知打点计时器的打点周期为T，则下列说法正确的是（　　） A．实验中打点计时器接的是直流电源 B．实验时，应先释放小车，再接通电源 C．小车做匀加速运动的加速度大小为 D．打计数点B时，小车的速度大小为 2．某同学利用如图所示实验仪器做“探究小车速度随时间变化的规律”实验，下列操作或说法正确的是（　　）    A．本实验需要平衡摩擦力 B．实验时，先释放小车，再接通电源 C．本实验需要调整定滑轮的高度，使细绳与木板平行 D．为减小误差，实验中一定要保证钩码的质量远小于小车的质量 3．在“探究小车速度随时间变化的规律”时，打点计时器工作电压频率为50Hz，若下图是该实验得到的一条纸带，从0点开始每5个计时点取一个记数点，依照打点的先后顺序依次编为1、2、3、4、5、6，测得，，，，，。求：相邻两记数点间的时间间隔为______s，打点计时器打下记数点3时，小车的速度大小______m/s。（　　）    A．0.02，0.323 B．0.02，3.23 C．0.1，0.323 D．0.1，3.23 二、实验题 4．在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学将打点计时器打出的三条纸带，分别以间隔相同数目点迹的方式依次剪成短纸条，按先后顺序一端对齐、并排贴在一张纸上。然后用平滑的线将各段纸带顶端的中点连起来，如图甲、乙、丙所示，则根据纸带的特点即可探究小车速度随时间变化的规律。 (1)图甲表示小车 。（填“静止”或“做匀速直线运动”） (2)图乙表示小车的速度随时间 。 (3)图丙表示小车的速度 。 5．一个实验小组做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。 (1)某同学发现用一条纸带穿过电磁打点计时器有图1中的两种穿法，他感到有点犹豫。你认为 （填“甲”或“乙”）的穿法效果更好。 (2)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带点间距离时如图2所示，B点的读数是 cm，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，则B点对应的速度vB＝ m/s。（结果均保留三位有效数字） (3)该实验小组中的四位同学利用同一条纸带，分别作出了如下所示的四幅v—t图像，其中最规范的是________。 A． B． C． D． 6．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，该同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，相邻两点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz。 (1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并填入下表中；其中vF = （结果保留三位有效数字） 速度 vB vC vD vE vF 数值（m/s） 0.400 0.479 0.560 0.640 (2)将B、C、D、E、F对应的瞬时速度标在图所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 ； (3)由速度—时间图像可得小车的加速度为 。（结果保留两位有效数字） 7．“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图所示，实验时，打点计时器接 （填“交流电”或“直流电”），实验中 （填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。 8．(1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打出的一条纸带如图所示，已知打点计时器周期，在纸带上选取O、A、B、C、D 5个计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，小车加速度 （均保留两位有效数字）。 (2)一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验 ①采用如图甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图像如图乙所示。（重力加速度）利用图乙中图像，可求得该弹簧的劲度系数为 ，小盘的质量为 ； ②为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图丙所示的图像，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧 （填“A”或“B”） (3)在某次探究平抛运动的实验中，描出小球平抛运动的轨迹如图所示，A、B、C是运动轨迹上的三个点，以A点为坐标原点建立坐标系，已知小球从到的运动时间为，由轨迹图来判断，A点 平抛运动的起点（选填“是”或“不是”）；由图可计算得出平抛运动的初速度为 （保留两位有效数字）； 9．某同学利用如图甲所示装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验，选出了如图乙所示的一条纸带。 (1)电火花计时器的工作电源是电压为220V的 （选填“直流电”或“交流电”），在开始操作时，应先 ，再 （后两空选填“接通电源”或“释放小车”）； (2)纸带上方的数字为相邻两个计数点间的距离，每两计数点间还有4个点未画出。每两个计数点间时间间隔 ； (3)小车加速运动的加速度 （保留两位小数）。 10．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小王同学组装了如图1所示装置。 （1）小王将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，使小车靠近打点计时器。先接通电源，后用手轻拨小车，小车便拖动纸带在木板上运动。若打点计时器在纸带上打出的计时点越来越疏（从打出的点的先后顺序看），则应将长木板底下的小木块垫得比原先 （填“高”或“低”）些。重复以上操作步骤，直到打点计时器在纸带上打出一系列间隔均匀的计时点。小王称量出小车的质量为200.0g，应选择图（2）中的 （填“A”、“B”、“C”）作牵引小车的悬挂物。 （2）操作过程中，小王回想起学习运动学时也用到该实验装置做了“探究小车速度随时间变化的规律”，这个实验中 （填“需要”、“不需要”）完成以上（1）的操作。 （3）图3为实验得到的一条纸带（每两点间有四个点未画出），则其对应的加速度a= m/s2（保留两位有效数字）。 （4）小王保持悬挂的重物质量不变，研究小车的加速度a与小车质量M的关系。小王改变小车的质量M，得到小车的加速度a，并描绘图线后，发现图线在值较大的区间发生弯曲，其他区间为直线，他分析认为可能是由于细绳拉力不再等于悬挂物重力引起的，于是调整了研究参数，结果得到了一条完整的直线，他的调整可能是 。 A．描绘a与的关系图线            B．描绘a与的关系图线 C．描绘a与（M+m）的关系图线        D．描绘a与的关系图线 11．小李同学用如图甲所示的装置来完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验。 (1)下列关于本实验的说法正确的是_______； A．实验时应将长木板固定打点计时器的一端垫高，以平衡摩擦力 B．实验时应先释放小车再接通打点计时器电源 C．应调节定滑轮的位置以确保连接小车的细线与长木板平行 (2)某次实验获得的纸带如图乙所示，A、B、C、D、E为连续相邻的计数点，相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，已知打点计时器的打点周期为T，则纸带上打出B点时小车的速度大小 ，小车的加速度大小 （均用题目中给定的物理量符号表示）。 12．（1）某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，选择了电磁打点计时器、一端带滑轮的导轨、小车、纸带、刻度尺、细绳、钩码，为了能顺利完成实验，还必须从图中选取 。（填器材下方字母代号） （2）某同学做“探究小车加速度a与力F、质量m的关系”实验时，其装置如图甲所示。 ①若实验室只有如图乙所示的钩码和槽码，则应该选用如图乙中的 放入小吊盘中进行实验。 A．钩码　　B．槽码　　C．钩码和槽码都可以 ②关于该实验操作正确的是 A．实验过程中应先释放小车，再接通电源 B．调节定滑轮的高度使连接小车的细线与长木板保持平行 C．只需要一条打点清晰的纸带数据就能探究小车加速度与力的关系 D．若用力传感器测出细绳给小车的拉力大小，则在实验过程中就不需要补偿阻力 ③实验中打点计时器接50Hz交流电源，实验时打出如图丙所示的一条纸带。纸带上每5个点取一个计数点。据此纸带可知，纸带上计数点B对应刻度尺读数 cm；小车在E点速度大小为 m/s，此过程的加速度大小 m/s2（计算结果保留两位有效数字）。 13．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中： （1）利用图中提供器材进行实验，若同时还有：A．电磁打点计时器、B．电火花打点计时器，考虑到减小实验误差，优先选用 （选填“A”或“B”）。 （2）实验过程中，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．打点计时器放在长木板的有滑轮一端 C．先接通电源，后释放小车 D．跨过滑轮所吊重物越重越好，可以减小阻力的影响 （3）小兰同学打出的一条纸带如图甲所示，0、1、2、3、4为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为。打点计时器打下点2时小车的速度大小为 ；由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为 。（结果均保留两位有效数字） （4）小明同学在实验中也得到了一条较为理想的纸带，并用与小兰同学相同的方式标出了0、1、2、3、4五个计数点。由于不小心，纸带被撕断了，如图乙所示。请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应该是 段。 参考答案： 1．C 【详解】A．实验中打点计时器接的是低压交流电源，故A错误； B．实验时，应先接通电源，再释放小车，故B错误； C．小车做匀加速运动的加速度大小为 故C正确； D．打计数点B时，小车的速度大小为 故D错误。 故选C。 2．C 【详解】AD．本实验不需要保证钩码质量远小于小车质量，也不需要平衡摩擦力，只需要研究速度随时间的变化规律即可，故AD错误； B．应先接通电源，后释放小车，故B错误； C．为了保证过程中小车做匀变速运动，本实验需要调整定滑轮的高度，使细绳与木板平行，故C正确。 故选C。 3．C 【详解】打点计时器工作电压频率为50Hz，所以打下计时点的时间间隔为0.02s，从0点开始每5个计时点取一个记数点，因此相邻计数点间的时间间隔为 根据中间时刻的瞬时速度等于这段内的平均速度得打下记数点3时小车的速度为 故选C。 4．(1)做匀速直线运动 (2)均匀增加 (3)先增大后减小 【详解】（1）甲图中表示任意相等时间内发生的位移相等，表示物体做匀速直线运动。 （2）乙图中表示相等时间内的位移差值相等，根据可知，物体做匀加速直线运动，故图乙表示小车的速度随时间均匀增加。 （3）丙图表示物体先做匀加速直线运动后做匀速直线运动，故其速度先增大后减小。 5．(1)甲 (2) 3.00 1.35 (3)A 【详解】（1）纸带应穿过打点计时器的限位孔，压在复写纸下面。甲的穿法效果更好。 （2）[1]由图可知，B点的读数为3.00cm。 [2]A、C之间的距离 xAC=(5.90-0.50)cm=5.40 cm 用A、C之间的平均速度表示B点对应的瞬时速度，则B点对应的瞬时速度的大小 （3）描绘图像时取坐标标度的时候不能随意，要使得大部分点落在整个坐标区域中，描完点后，先大致地判断这些点是不是在一条直线上，然后画一条直线，让这些点均匀地分布在这条直线的两侧，误差太大的点，可以舍弃。 故选A。 6．(1)0.721 (2) (3)0.75/0.76/0.77/0.78/0.79/0.80/0.81/0.82/0.83/0.84/0.85 【详解】（1）相邻计数点间的时间间隔为 小车在F点的瞬时速度等于在E、G两点间的平均速度，即 （2）如图所示。 （3）v-t图像的斜率表示加速度，所以小车的加速度为 7． 交流电 不需要 【详解】[1]实验时，打点计时器接交流电； [2]实验中不需要平衡摩擦力。 8．(1)0.38 (2) 200 0.1 A (3) 不是 1.0 【详解】（1）相邻的计数点之间还有4个点未画出，则每两个相邻的计数点时间间隔为 根据逐差法计算小车加速度为 （2）[1]弹簧的劲度系数为 [2]由图乙可知，不放砝码时，有 解得 [3]丙图中纵坐标为弹簧伸长量，横坐标为拉力，图线斜率的倒数为劲度系数，由图可知弹簧A的劲度系数小，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧A。 （3）[1]根据平抛运动的特点可知小球从A到B的运动时间也为，由初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内的位移比为可知A点不是抛出点； [2]由图可计算得出平抛运动的初速度为 9．(1) 交流电 接通电源 释放小车 (2)0.1 (3)0.80 【详解】（1）[1][2][3] 电火花计时器的工作电源是电压为220V的交流电；为了充分利用纸带，在开始操作时，应先接通电源，再释放小车。 （2）每两计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 （3）根据逐差法可得小车加速运动的加速度 10． 低 B 不需要 0.20 A 【详解】（1）[1]打点计时器在纸带上打出的计时点越来越疏，说明小车做加速运动，木板的一端抬的过高，则应将长木板底下的小木块垫得比原先低些。 [2]要使的悬挂物的重力等于小车的牵引力，必须要使得悬挂物的质量远小于小车的质量，小王称量出小车的质量为200.0g，应选择图（2）中的B作牵引小车的悬挂物。 （2）[3]在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，只需要小车做加速运动即可，不需要平衡摩擦力，即这个实验中不需要完成以上（1）的操作。 （3）[4]因每两点间有四个点未画出，可知T=0.1s，则其对应的加速度 （4）[5]该同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，故小车和悬挂物整体的质量应为M+m，作图时应作出图象，得到了一条完整的直线，故A正确。 故选A； 11．(1)C (2) 【详解】（1）A．本实验只探究小车速度随时间变化的规律，不需要平衡小车受到的阻力，故A错误； B．为了充分利用纸带，实验时应先接通打点计时器电源再释放小车，故B错误； C．应调节定滑轮的位置以确保连接小车的细线与长木板平行，故C正确。 故选C。 （2）[1]由于相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，则相邻两个计数点间的时间间隔为5T，故纸带上打出B点时小车的速度大小为 [2]根据逐差公式可得，小车的加速度大小为 12． d B B 0.98/0.99/1.01/1.02/1.00 0.25 0.40/0.42/0.42/0.43/0.44/0.45 【详解】（1）[1]做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时选择了电磁打点计时器、一端带滑轮的导轨、小车、纸带、刻度尺、细绳、钩码，还必须要有提供电磁打点计时器的低压交流电源。 故选d。 （2）①[2]由图乙可知钩码的质量只有一个规格，不方便调节，所以应选槽码放入小吊盘中进行实验。 故选B。 ②[3]A．实验开始时需先接通电源，再释放小车，故A错误； B．调节定滑轮的高度使连接小车的细线与长木板保持平行，才能使绳子中拉力等于小车受到的合力，故B正确； C．为了减小误差，应多打几条打点清晰的纸带数据研究探究小车加速度与力的关系，故C错误； D．若用力传感器测出细绳给小车的拉力大小，则不需要满足小车质量远远大于槽码的质量，但仍需要补偿阻力，故D错误。 故选B。 ③[4]纸带上计数点B对应刻度尺读数1.00cm(1.00±0.02cm都正确)； [5]小车在E点速度大小为 [6]此过程的加速度大小 （0.40~0.45m/s2都正确） 13． B AC/CA 1.5 2.0 C 【详解】（1）[1]优先选用电火花打点计时器，因为电磁打点计时器，在打点的过程中振针和纸带的摩擦力太大，误差太大，B是电火花打点计时器，没有振针，摩擦力非常小，误差非常小。 故选B。 （2）[2]AB．为了能在纸带上打更多的点，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，并且小车和打点计时器要远离定滑轮，故A正确，B错误； C．应先接通电源，后释放小车，否则纸带上打点很少，故C正确； D．探究小车速度随时间变化规律，跨过滑轮所吊重物要适当，并不是越重越好，在本实验中不需要减小阻力，故D错误。 故选AC。 （3）[3]打点计时器打下点2时小车的速度大小 [4]由逐差法可得 （4）[5]根据匀变速直线运动的特点（相邻的时间间隔位移之差相等）得出：位移差为 因此 故C正确。 故选C。 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $$