第1章 微练4 实验1 探究小车速度随时间变化的规律(教用Word)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

微练4　实验1:探究小车速度随时间变化的规律

　1.实验小组利用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律，打点计时器所接电源的频率为50 Hz。

(1)实验操作前 不需要 (填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。 

(2)规范操作后，得到一条纸带，以纸带上能够看清的某个点作为0点，每5个点取一个计数点，测量各计数点与0点的距离，如图乙所示，则纸带上打计数点2时小车速度的大小v2= 0.504 m/s(保留3位有效数字)。 

(3)小车运动的加速度大小a= 1.50 m/s2(保留3位有效数字)。 

解析　(1)该实验只需让小车加速运动即可，即实验操作前，不需要平衡摩擦力。

(2)每5个点取一个计数点，则T=0.1 s； 纸带上打计数点2时的小车速度大小

v2== m/s=0.504 m/s。

(3)小车运动的加速度大小

a== m/s2=1.50 m/s2。

2.某小组利用如图甲所示装置测量小车做匀变速直线运动加速度的大小。请回答下列问题:

(1)下列说法正确的是 A (填选项字母)。 

A.细绳与长木板平行

B.先释放小车后接通电源

C.电火花计时器应使用8 V交流电源

D.实验开始时小车应离计时器远些

(2)小组选取了如图乙所示的一条纸带，O、A、B、C、D、E为选取的计数点，每两个相邻计数点间还有4个点没有画出，各计数点到O点的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5。已知交流电源的频率为f，则D点对应的瞬时速度大小为  (用已知字母表示)。 

(3)小组根据各计数点的速度v与各计数点到O点的距离s作出v2-s图像如图丙所示，则打下O点时小车速度的大小为 0.50 m/s，小车加速度大小为 0.63 m/s2。(均保留2位有效数字) 

解析　(1)细绳与木板平行是为了保证小车在整个运动过程中加速度基本不变，如果细绳不与木板平行，则在小车运动过程中绳子与水平面的夹角会发生变化，从而使小车运动方向上的合力发生变化，根据牛顿第二定律可知，加速度就会发生变化，因此细绳与长木板要平行，A项正确；为了节约纸带，获取更多的数据点，实验过程中应先接通电源再释放小车，B项错误；电火花计时器使用220 V交流电源，C项错误；由于木板长度有限，为了获取更多的数据点，实验开始时小车应靠近计时器释放，D项错误。

(2)对于匀变速直线运动，在某段时间内的平均速度就等于该段时间中间时刻的瞬时速度，因此可得D点的瞬时速度为vD=，根据题意可得t=，解得vD=。

(3)以各计数点的速度v与各计数点到O点的距离s作出v2-s图像，则可知O点速度平方所对应的距离为0，通过图像可得=0.25 m2·s-2，解得vO=0.50 m/s。根据匀变速直线运动速度—位移的关系式有v2=2as，该图像的斜率为2a，则有2a= m/s2=1.25 m/s2，可得a≈0.63 m/s2。

3.用如图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。

甲                                          乙

(1)实验的主要步骤。

①用游标卡尺测量挡光片的宽度d，结果如图乙所示，读得d= 6.60 mm。 

②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x。

③滑块从A点静止释放(已知槽码落地前挡光片已通过光电门)。

④读出挡光片通过光电门所用的时间t。

⑤改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的x值并读出t值。

(2)根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出-x图线如图丙所示，求得该图线的斜率k= 2.38×104 m-1·s-2；由此进一步求得滑块的加速度a= 0.518 m·s-2。(均保留3位有效数字) 

解析　(1)根据游标卡尺读数规则，挡光片的宽度d=6 mm+12×0.05 mm=6.60 mm。