第九节 学生实验：测量运动物体的速度和加速度（同步练习）-【中职专用】2024-2025学年高中物理同步精品课堂（高教版2023·电工电子类）

第9节 学生实验：测量运动物体的速度和加速度 同步练习 基础巩固 1.在“做直线运动物体的瞬时速度”的实验中，得到如图所示的纸带，其中A，B，C，D，E，F，G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用计算打D点时小车速度的表达式中误差最小的是（　　） A． B． C． D． 2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（　　） A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．从纸带可求出计数点A对应的速率 C．从纸带可求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 能力进阶 3.某学校实验小组做“测量做直线运动物体的瞬时速度”实验。 （1）除甲图中所需器材之外，该实验还需要 ； A.秒表 B.刻度尺 C.6∼8V低压交流电源 D.220V交流电源 （2）实验过程中，下列说法正确的是 ； A.要先接通电源，再释放小车 B.当使用频率为50Hz的交流电时，每隔0.02s打一个点 C.纸带上点迹比较密集的区域，对应小车的运动速度比较大 （3）某次实验中连接频率50Hz的交流电源进行实验，得到如图乙所示的纸带，从A点开始相邻两计数点间有4个点未画出，打下C点时的瞬时速度为 m/s。（结果保留两位有效数字） 4.如图1所示是电火花计时器的示意图。 （1）电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用 （选填“频率为50Hz的交流”或“直流”）电源，其工作时的基本步骤如下： A．当纸带完全通过电火花计时器后，立即关闭电源 B．将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座 C．将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器 D．接通开关，听到放电声后拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是 （按顺序填写步骤编号）。 （2）如图2是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带，A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、D两点间距x＝ cm，AD段的平均速度 m/s（保留两位小数）。 素养提升 5.用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 主要实验步骤如下： a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t＝0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。 c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5…… d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。 结合上述实验步骤，请你完成下列任务： （1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有 和 （填选项前的字母）。 A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平（含砝码） （2）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v﹣t图象。 （3）观察v﹣t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是 。v﹣t图象斜率的物理意义是 。 （4）描绘v﹣t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是 （选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差 （选填“有关”或“无关”）。 6.如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： （1）下列实验要求或操作，正确的有 （填正确答案标号）。 A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 （2）图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为 cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为 m/s（计算结果保留3位有效数字）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第9节 学生实验：测量运动物体的速度和加速度 同步练习 基础巩固 1.在“做直线运动物体的瞬时速度”的实验中，得到如图所示的纸带，其中A，B，C，D，E，F，G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用计算打D点时小车速度的表达式中误差最小的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：瞬时速度可用该点附近的一段时间内的平均速度近似表示，所选时间段不宜过长， 打D点时小车速度：v，故B正确，ACD错误。 故选：B。 2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（　　） A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．从纸带可求出计数点A对应的速率 C．从纸带可求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 【解答】解：A、实验时应先接通电源后放开纸带，如果先放纸带再开电源就会出现纸带上只有一小段有点，其余的纸带长度没有利用起来，故A错误。 B、由纸带可知，先求得B的速度，再运用速度公式，求得A的速度。故B错误。 CD、相邻两计数点间还有四个点未画出，所以相邻计数点之间的时间间隔T＝0.1s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得：vB，故C正确，D错误。 故选：C。 能力进阶 3.某学校实验小组做“测量做直线运动物体的瞬时速度”实验。 （1）除甲图中所需器材之外，该实验还需要 ； A.秒表 B.刻度尺 C.6∼8V低压交流电源 D.220V交流电源 （2）实验过程中，下列说法正确的是 ； A.要先接通电源，再释放小车 B.当使用频率为50Hz的交流电时，每隔0.02s打一个点 C.纸带上点迹比较密集的区域，对应小车的运动速度比较大 （3）某次实验中连接频率50Hz的交流电源进行实验，得到如图乙所示的纸带，从A点开始相邻两计数点间有4个点未画出，打下C点时的瞬时速度为 m/s。（结果保留两位有效数字） 【解答】解：（1）AB.在测量做直线运动物体的瞬时速度的实验中，打点计时器直接记录时间，不需要秒表，需要刻度尺来测量计数点之间的距离，故A错误，B正确； CD.电火花计时器使用220V交流电源，故C错误，D正确。 故选：BD。 （2）A.为充分利用纸带，要先接通电源，再释放小车，故A正确； B.当使用频率为50Hz的交流电时，每隔 打一个点，故B正确； C.纸带上点迹比较密集的区域，对应小车的运动速度比较小，故C错误。 故选：AB。 （3）相邻两个计数点间的时间间隔 T0＝5T＝5×0.02s＝0.1s 打下C点时的瞬时速度为 故答案为：（1）BD；（2）AB；（3）0.51 4.如图1所示是电火花计时器的示意图。 （1）电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用 （选填“频率为50Hz的交流”或“直流”）电源，其工作时的基本步骤如下： A．当纸带完全通过电火花计时器后，立即关闭电源 B．将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座 C．将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器 D．接通开关，听到放电声后拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是 （按顺序填写步骤编号）。 （2）如图2是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带，A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、D两点间距x＝ cm，AD段的平均速度 m/s（保留两位小数）。 【解答】解：（1）电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用频率为50Hz的交流电源，工作电压不一样而已； 实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行，即先安装打点计时器，再安装纸带，先接通开关再拖动纸带，打完后要立即关闭电源，故步骤为CBDA。 （2）根据刻度尺的读书规则，精度为0.1cm，由题图中数据可以得出A点刻度1.00cm，D点刻度3.70cm，所以A、D两点间的距离为xAD＝3.70cm﹣1.00cm＝2.70cm； 根据题意可知，AD段的运动时间为 根据平均速度的公式，AD段的平均速度。 故答案为：（1）频率为50Hz的交流；CBDA；（2）2.70；0.09。 素养提升 5.用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 主要实验步骤如下： a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t＝0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。 c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5…… d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。 结合上述实验步骤，请你完成下列任务： （1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有 和 （填选项前的字母）。 A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平（含砝码） （2）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v﹣t图象。 （3）观察v﹣t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是 。v﹣t图象斜率的物理意义是 。 （4）描绘v﹣t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是 （选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差 （选填“有关”或“无关”）。 【解答】解：（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有电压合适的50 Hz交流电源，供打点计时器使用； 还需要刻度尺，来测量各点的位移大小，从而算出各自速度大小； （2）根据标出计数点A、B、D、E对应的坐标点位置，及C点对应的时间，从而确定C点的位置，再将各点平滑连接， 如图所示： （3）由v﹣t图象，是过原点的一条直线，图象斜率恒定，可知，速度随着时间是均匀变化的，说明小车是做匀变速直线运动； （4）当不知道小车是否做匀变速直线运动，若用平均速度 表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是越小越好，即，才使得平均速度接近瞬时速度；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差有关； 故答案为：（1）A，C；（2）如上图所示；（3）图象斜率恒定；图象的斜率，表示小车的加速度（4）越小越好，有关 6.如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： （1）下列实验要求或操作，正确的有 （填正确答案标号）。 A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 （2）图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为 cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为 m/s（计算结果保留3位有效数字）。 【解答】解：（1）A、根据打点计时器的工作原理可知打点计时器需要使用交流电源，故A正确； BC、在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上的拉力是否近似等于重力，因此不需要满足钩码质量远小于小车质量这个条件，故BC错误； D、为了能多打出一些点便于数据处理，提高纸带的利用率，小车释放前应靠近打点计时器，故D正确； E、为提高纸带的利用率，实验中应先接通电源，再释放小车，故E正确。 故选：ADE。 （2）刻度尺的最小分度值为1mm，根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，所以c点的读数为7.40cm。 近似取相邻两计数点的平均速度代替该点的瞬时速度，即在打下c点时，小车的瞬时速度为 故答案为：（1）ADE；（2）7.40，0.610。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$