2026届高考物理一轮基础复习训练5 教材实验1 探究小车速度随时间变化的规律

教材实验1 探究小车速度随时间变化的规律 1.某班同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验。 (1) 打点计时器是一种计时的仪器，如图甲是实验室一种常用的打点计时器——电火花计时器，该计时器所用的电源是图乙中的______（选填“A”或“B”）。 (2) 如图丙所示是该同学在某次实验中获得的一条纸带，在所打的点中，取A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未标出，打点计时器每隔0.02s打一个点。若已知x1=1.20cm，x2=3.40cm，x3=5.60cm，x4=7.80cm，则打下C点时小车的速度v=______m/s（结果保留2位有效数字）。 (3) 如图丁所示，是该同学从两次实验中得到数据后画出的小车运动的v－t图像，则下列说法正确的是（） A. 第一次实验中处理纸带时，舍掉了开头一些密集的打点 B. 第二次实验中处理纸带时，舍掉了开头一些密集的打点 C. 第一次的实验误差比第二次的大 D. 第一次的实验误差比第二次的小 2.在用打点计时器研究小车做匀变速直线运动的实验中，某同学打出的一条纸带如图所示。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，他以0点为起点，以后每5个点取一个计数点，依次标为1、2、3、4、5、6，并且测得x1=1.40cm，x2=1.90cm，x3=2.39cm，x4=2.89cm，x5=3.40cm，x6=3.90cm（计算结果均保留3位有效数字）。 (1) 该实验使用了电火花计时器，关于电火花计时器的使用，下列说法正确的是（） A. 电火花计时器使用的是8V左右的直流电源 B. 在实验操作中，先让物体运动，后接通电源 C. 在同一纸带上打的点越密，说明物体运动的速度越小 (2) 根据题中所给的数据算出打计数点5时的瞬时速度v5=______m/s（计算结果保留3位有效数字）。 (3) 根据题中所给的数据算出小车的加速度为a=______m/s²（计算结果保留3位有效数字）。 3. 如图所示，粗糙程度均匀的斜面体固定在水平面上，将一带有遮光条的滑块从斜面同一位置P由静止释放，滑块可通过光电门A，回答下列问题。 (1) 利用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图所示，则遮光条的宽度为d=______mm。 (2) 改变光电门A的位置，每次让滑块从P点由静止释放，用光电门记录遮光条的遮光时间t，用刻度尺测量P与光电门之间的距离x，若以x为纵轴，则以______（选填“t”“”或“”）为横轴，作出的图线为倾斜的直线，若图线的斜率为k，则滑块下滑的加速度a=______（用题目中的物理量符号表示）。 4. 某同学用如图甲所示的装置研究小车做直线运动的规律，实验步骤如下： ① 将小车放在长板的P位置，让小车从P位置由静止开始下滑，通过计算机可得到小车与位移传感器间距离随时间变化的x－t图像如图乙，并求出小车的加速度a； ② 改变长板的倾角，重复步骤①。 请完成下列问题： (1) 本实验______（选填“需要”或“不需要”）平衡小车所受到的摩擦力。 (2) 分析图乙中的x、t数据可知，小车在相邻相等时间内的位移差为______cm，可得小车的加速度大小为______m/s²（计算结果保留2位小数）。 5. “筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的设备。某同学为了测量“枪头”的冲击频率，如图(a)将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带。启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下系列点迹。更换纸带，重复操作，得到多条纸带，选取点迹清晰的纸带并舍去密集点迹，完成下列实验内容： (1) 该同学发现点迹有拖尾现象，他在测量各点间距时，以拖尾点迹左边为测量点，如图(b)。 ① 纸带的______（选填“左”或“右”）端连接重锤； ② 重力加速度为g=9.8m/s²，可算得“枪头”的冲击频率为______Hz，A点对应的速度为______m/s（计算结果均保留2位有效数字）。 (2) 该次实验产生误差的原因有： A. 纸带与限位孔间有摩擦力 B. 测量各点间的距离不精确 C. “枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动 其中最主要的原因是：（） 6.打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题： (1) 图中所示是______（选填“A”或“B”） A. 电磁打点计时器 B. 电火花计时器 (2) 一小车在重物牵引下拖着穿过限位孔的纸带沿平直轨道加速运动，下图是打出的纸带的一段，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。 ① 图中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝______s； ② 小车的加速度为a＝______m/s²（计算结果保留2位有效数字）。 7.某一物理兴趣实验小组利用节拍器和手机摄像功能来研究摩托车启动过程中速度随时间变化的规律。如图所示，节拍器工作原理与单摆类似，摆杆每次经过中间标尺位置时会发出“啪”的一声响。实验时首先调节节拍器的周期T＝1.0s，摩托车启动时节拍器刚好响了一声“啪”，并计序号为0，通过拍摄影像，确定每一次“啪”声对应车的位置，数据如下表。请回答下列问题（结果均保留两位小数）： 节拍器声响序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 摩托车位置/m 0 0.48 1.24 2.32 3.72 5.46 7.53 9.91 12.60 (1) 由表格数据可判断摩托车近似做匀加速直运动，理由是______； (2) 当x＝1.24m时摩托车的速度为______m/s； (3) 摩托车的加速度大小为______m/s²。 8. 小明用气垫导轨和光电门测量滑块做匀加速运动的加速度，如图所示。 (1) 用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图乙所示，则d＝______mm； (2) 按图示安装好实验器材并测出两光电门间的距离L。接通电源，释放滑块，记下遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，则遮光条经过光电门B的速度vB＝______； (3) 滑块的加速度a＝______（用测出的物理量符号L，d，t1，t2表示）。 9. 用如图a所示的实验装置测定重力加速度。实验器材有：小钢珠、固定底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器（其中光电门1更靠近小钢珠释放点），小钢珠释放器（可使小钢珠无初速释放）、网兜。实验时可用两光电门测量小钢珠从光电门1运动至光电门2的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h。 (1) 用游标卡尺测量小钢珠的直径如图b所示，则直径为______cm； (2) 保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，测得多组h、t。根据测得的数据作出图线，若图线斜率的绝对值为k，与纵轴的截距为a，根据图线可求出重力加速度大小为______；纵截距a与______的大小相等。（忽略空气阻力） 10. 某同学假期在家里进行了重力加速度测量实验。如图(a)所示，将一根米尺竖直固定，在米尺零刻度处由静止释放实心小钢球，小球下落途经某位置时，使用相机对其进行拍照，相机曝光时间为s。由于小球的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。根据照片中米尺刻度读出小球所在位置到释放点的距离H、小球在曝光时间内移动的距离Δl。计算出小球通过该位置时的速度大小v，进而得出重力加速度大小g。实验数据如下表： 次数 1 2 3 4 5 Δl/cm 0.85 0.86 0.82 0.83 0.85 v/(m·s⁻¹) 4.25 4.10 4.15 4.25 H/m 0.9181 0.9423 0.8530 0.8860 0.9231 (1) 测量该小球直径时，游标卡尺示数如图(b)所示，小球直径为______mm。 (2) 在第2次实验中，小球下落H＝0.9423m时的速度大小v＝______m/s（保留3位有效数字）；第3次实验测得的当地重力加速度大小g＝______m/s²（保留3位有效数字）。 (3) 可以减小本实验重力加速度大小测量误差的措施有______。 A. 适当减小相机的曝光时间 B. 让小球在真空管中自由下落 C. 用质量相等的实心铝球代替实心钢球 11.探究匀变速直线运动的规律的实验装置如图甲所示，滑块在与重物相连的细线牵引下做匀加速直线运动，打点计时器的工作频率为f，纸带上各记录点之间的位移如图乙所示，每相邻计数点间有3个点未标出。 (1) 关于该实验装置及操作，以下说法中错误的是______。 A. 实验开始前滑块应靠近打点计时器 B. 滑块运动过程中应让细线平行于木板 C. 实验时应先释放滑块再接通电源打点 D. 实验时木板一定要保持水平放置 (2) 在计时器打下计数点“5”时，滑块瞬时速度大小计算式为v₅＝______。 (3) 为了充分利用记录数据来减少误差，滑块加速度大小计算式为a＝______。 (4) 以0点到其他计数点的位移与时间的比值为纵坐标，作出图像，若图线斜率为k，则加速度a＝______。 (5) 某同学在实验中发现物体速度变化太慢，请你帮他想出一条能使速度变化加快的有效方案______。 (6) 本实验中滑块与木板之间的摩擦力______（填“一定”或“不一定”，下同）要平衡；重物质量m与滑块质量m₀______要满足mm₀的关系。 1. 探究小车速度随时间变化的规律实验 （1）答案：B 解析：电火花计时器需接入220V交流电源，图乙中B为220V交流电源接口，故选B。 （2）答案：0.45 解析：相邻计数点间有4个点未标出，时间间隔。C点速度等于BD段平均速度： （3）答案：BC 解析：第二次实验的v-t图像起点不在原点，说明舍掉了开头密集点迹（B正确，A错误）；第二次点迹更靠近直线，误差更小（C正确，D错误）。 2. 匀变速直线运动实验 （1）答案：C 解析： A错误：电火花计时器使用220V交流电源； B错误：应先接通电源再释放物体； C正确：点迹密集说明相同时间内位移小，速度小。 （2）答案：0.365 解析：计数点间隔，v₅等于x₅~x₆段平均速度： （3）答案：0.500 解析：逐差法计算加速度： 3. 斜面滑块运动实验 （1）答案：6.700 解析：螺旋测微器读数=固定刻度+可动刻度×精度： （2）答案：； 解析：由和得，故横轴为，斜率，解得。 4. 小车直线运动规律实验 （1）答案：不需要 解析：实验仅研究运动规律，无需平衡摩擦力。 （2）答案：2.60；2.60 解析： 相邻位移差； 由得： 5. 筋膜枪冲击频率测量实验 （1）① 答案：左 解析：重锤下落速度增大，点迹间距右段更大，故左端连重锤。 （1）② 答案：40；1.5 解析： 逐差法：，代入得； A点速度：。 （2）答案：C 解析：枪头打点瞬间阻碍纸带运动是主要误差来源。 6. 打点计时器实验 （1）答案：A 解析：图为电磁打点计时器（需低压交流电源）。 （2）① 答案：0.10 解析：相邻计数点间有4个点，。 （2）② 答案：0.39 解析：逐差法计算得。 7. 摩托车匀加速运动实验 （1）答案：相等时间间隔内的位移差近似相等 解析：相邻位移差约为0.32m，符合匀加速规律。 （2）答案：1.84 解析：中间时刻速度等于平均速度： （3）答案：1.29 解析：逐差法计算得。 8. 气垫导轨加速度测量实验 （1）答案：1.80 解析：游标卡尺读数=1mm + 16×0.05mm=1.80mm。 （2）答案： 解析：遮光条通过光电门的速度近似为平均速度。 （3）答案： 解析：由推导得。 9. 重力加速度测定实验 （1）答案：1.170 解析：游标卡尺读数=11mm + 14×0.05mm=11.70mm=1.170cm。 （2）答案：2k；小钢珠经过光电门1的速度 解析：由得，故，截距为。 10. 重力加速度测量实验 （1）答案：15.75 解析：游标卡尺读数=15mm + 15×0.05mm=15.75mm。 （2）答案：4.30；9.85 解析： 速度； 由得。 （3）答案：AB 解析：减小曝光时间或消除空气阻力可减小误差。 11. 匀变速直线运动规律实验 （1）答案：CD 解析：应先通电再释放滑块（C错误），木板可倾斜（D错误）。 （2）答案：（） 解析：中间时刻速度等于平均速度。 （3）答案： 解析：逐差法充分利用数据。 （4）答案：2k 解析：由得。 （5）答案：增大重物质量（或让木板倾斜、减小滑块质量） 解析：增大合力可加快速度变化。 （6）答案：不一定；不一定 解析：无需平衡摩擦力或满足，只需滑块匀加速运动。 学科网（北京）股份有限公司 $$