第4节 科学测量：做直线运动物体的瞬时速度（分层作业）-物理鲁科版2019必修第一册

4． 科学测量：做直线运动物体的瞬时速度 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、实验原理与操作 1 二、实验数据处理 3 二、实验创新方案 4 【拓思维·重难突破】 5 【链高考·精准破局】 6 一、实验原理与操作 1．物理学中常用如图所示由数字计时器和光电门组成的计时测量装置，这个装置可以直接记录的物理量是（　　） A．平均速度 B．瞬时速度 C．时间 D．加速度 2．关于打点计时器，下列描述正确的是（　　） A．打点计时器是可以直接测量时间的仪器 B．电磁打点计时器也可以使用干电池供电 C．我们实验中的打点计时器只有接在交流电下，才能实现相邻的两点间隔0.02s D．以下的交流电可以保证电火花打点计时器正常工作 3．如图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，当工作电源的频率是50Hz时，每隔 s打一次点，用电火花计时器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．将长木板上远离滑轮端固定打点计时器，并使滑轮伸出桌面，接上电源； C．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器； D．把小车放在靠近打点计时器端，先接通电源再释放小车。 上述步骤正确的顺序是 。（按顺序填写步骤编号） (2)如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。 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，从图中读出两点间距 cm。 4.“用DIS测定瞬时速度”的实验装置如图所示，光电门传感器可直接测出挡光片挡光的 （填物理量的名称）。实验室中挡光片的宽度有、、、四种，按照图示方式安装挡光片，每次从倾斜轨道同一位置静止释放小车，选择宽度为 的挡光片，测得的平均速度最接近车 （选填“前端”、“中点”或“后端”）经过光电门时的瞬时速度。 5．用打点计时器可以测量纸带运动的时间和位移。下面是未按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后根据实际操作的合理步骤，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。 A．在电磁打点计时器两接线柱上分别接导线，导线另一端分别接在低压 （选填“交流”或“直流”）电源的两接线柱。 B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过 ，并压在 下面。 C．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离。 D．接通电源，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。 E．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间 。 F．利用公式计算纸带运动的平均速度。 实验步骤的合理顺序是 。 二、实验数据处理 6．在“科学测量：做直线运动物体的瞬时速度”实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是(　　) A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s C．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s 7.如图甲所示，小车开始在水平玻璃板上运动，后来在薄布面上做减速运动。某同学用打点计时器记录小车的运动情况，所打出的纸带及相邻两点间的距离（单位：cm）如图乙所示，纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02s。 （1）计算打点计时器打出点2、3时小车的速度大小，填入表中。 计数点序号 1 2 3 4 5 速度vn/（m·s-1） v1=0.75 v2= v3= v4=0.45 v5=0.35 （2）在平面直角坐标系中作出小车在薄布上运动的v-t图像。( ) （3）求出小车在玻璃板上的运动速度大小。( ) 8．在“科学测量：做直线运动物体的瞬时速度”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地选择标度，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2位有效数字） （4）如果当时电网中交变电流的电压变成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”）。如果当时电网中交变电流的频率是f＝51 Hz，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”）。 三、实验创新方案 9．如图甲所示是运用DIS实验的位移传感器测定小车运动规律的实验装置图。 （1）固定在小车上的发射器不断地向接收器发出短暂的超声波脉冲和红外线脉冲，从而测量物体运动的一些物理量。超声波脉冲 红外线脉冲（填“快于”或“慢于”）。 （2）图乙是通过传感器、数据采集器，再经过计算机所绘制的小车运动的速度−时间图像。由该图像可以求出小车加速度的大小为a＝ m/s2；小车的运动方向是 （选填“向左”或“向右”）运动。 10.（1）用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.30s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11s，已知遮光板的宽度为3.0cm，滑块通过第一个光电门速度大小为 m/s和第二个光电门的速度大小为 m/s（保留两位有效数字） （2） 为使测量值更接近瞬时速度，正确的措施是正确的措施是（　　） A、提高测量遮光条宽度的精确度 B、换用宽度更窄的遮光条 C、使滑块的释放点更靠近光电门 11．如图，将长直木板B支成斜面，挡光片P固定在小车C的前端，光电门G固定在木板的侧面A处，可让小车在斜面上做匀加速直线运动。现让小车在斜面的同一位置O由静止释放，分别测得宽度为2cm、4cm、6cm，8cm，10cm不同挡光片的挡光时间（每次实验时挡光片的前沿均与小车的前端对齐），通过计算出各次挡光片通过光电门的平均速度（）画出图像。 (1)实验中最接近小车过A点时的瞬时速度的挡光片的宽度是（　　） A．2cm B．6cm C．10cm D．8cm (2)若挡光片宽度，挡光时间，则小车过A处的瞬时速度表达式为 。 12．如图所示，固定不动的小盒C能够发射和接收超声波信号，同时记录从发射到接收超声波的时间并输送到计算机。工作时，小盒C短时间内先后两次向运动的被测物体D发射超声波，超声波被被测物体D反射后又被小盒C接收，小盒C记录的第一次、第二次从发射到接收超声波的时间分别为，从第一次发射超声波到第二次发射超声波的时间间隔为。已知超声波在空气中传播的速度大小为。 （1）超声波第一次被被测物体D反射时被测物体D到小盒C的距离 ，从超声波第一次被被测物体D反射到第二次被被测物体D反射的时间 。 （2）从超声波第一次被被测物体D反射到第二次被被测物体D反射的过程中，被测物体运动的平均速度大小 （结果均用题中字母表示）。 13．图所示为测定气垫导轨上滑块的加速度实验装置，滑块上安装了宽度d=3.0cm的遮光条。滑块先通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1=0.15s，通过第二个光电门的时间Δt2=0.10s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间间隔Δt=2.50s。则： (1)滑块经过第一个光电门时的速度大小为= m/s（结果保留两位有效数字）。 (2)滑块经过第二个光电门时的速度大小为= m/s（结果保留两位有效数字）。 (3)在下滑过程中，滑块的加速度大小为a= m/s2（结果保留一位有效数字）。 (4)为使（1）中结果更接近滑块通过光电门时的瞬时速度﹐下列措施可行的是________。 A．换用宽度更宽的遮光条 B．换用宽度更窄的遮光条 C．使滑块的释放点更靠近光电门 D．减小气垫导轨与水平面间的夹角 14．光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备，如图1所示，S是光源，K是光接收器，当有不透明物体通过光电门时，物体会遮住光源，接收器K接收不到光信号，计时器便开始计时，当物体通过后，接收器K重新接收到光信号，计时结束，即可记录物体通过光电门所用的时间。如图2所示，某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度，小车上安装有遮光板，A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。 (1)若小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度v=　 。 (2)若已知遮光板宽度d=1cm，让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动，两光电门计时器记录的时间分别为tA=0.01s，tB=0.004s，则小车通过A、B两位置的速度分别为vA= m/s，vB= m/s。（结果均保留2位有效数字） (3)由实验可知，小车沿斜面向下做 （选填“匀速”、“加速”或“减速”）运动。 15．（2023·浙江·高考真题）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示。 ①需要的实验操作有 （多选）； A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器静止释放 D．先接通电源再释放小车 ②经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为 。已知打点计时器所用交流电源的频率为，则打计数点2时小车的速度大小为： （结果保留3位有效数字）。 16．（2021·天津·高考真题）某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为T的连续7幅画面合成到同一张图中，示意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为、、、、、。 ①写出小球在位置1的速度表达式 。 ②要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式 。 ③在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是 误差。（填“偶然”或“系统”） 17.如图甲、图乙所示的两种打点计时器是高中物理实验中常用的仪器。某同学在“探究小车速度随时间变化规律”实验中，组装了一个U形遮光板如图丁所示，两个遮光片宽度均为，将此U形遮光板装在小车上，让小车做加速度不变的直线运动通过静止的光电门，实验时测得两次遮光时间分别为，。则： (1)第一个遮光片通过光电门时小车的速度大小为 m/s。 (2)关于图甲图乙两种打点计时器，下列说法中正确的是 （　　） A．它们都是使用8V以下的交流电源 B．当电源频率为50Hz时，它们都是每隔0.02s打一个点 C．甲打点计时器使用直流电源，乙打点计时器使用交流电源 D．乙打点计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小 (3)在某次实验中，小车拖着纸带通过打点计时器记录下的运动情况如图戊所示，图中A、B、C、D、E为连续选定的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.04s，则在打C点时小车的速度是 m/s，小车加速度大小是 m/s2（保留3位有效数字） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4． 科学测量：做直线运动物体的瞬时速度 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、实验原理与操作 1 二、实验数据处理 4 二、实验创新方案 7 【拓思维·重难突破】 9 【链高考·精准破局】 12 一、实验原理与操作 1．物理学中常用如图所示由数字计时器和光电门组成的计时测量装置，这个装置可以直接记录的物理量是（　　） A．平均速度 B．瞬时速度 C．时间 D．加速度 【答案】C 【详解】物体下落到光电门处时会被直接记录遮光时间，而平均速度、瞬时速度和加速度则是间接计算出来的。故选C。 2．关于打点计时器，下列描述正确的是（　　） A．打点计时器是可以直接测量时间的仪器 B．电磁打点计时器也可以使用干电池供电 C．我们实验中的打点计时器只有接在交流电下，才能实现相邻的两点间隔0.02s D．以下的交流电可以保证电火花打点计时器正常工作 【答案】AC 【详解】A．打点计时器是在纸带上直接测量时间的仪器，A正确； B．电磁打点计时器是利用交变电流产生交变的磁场使簧片振动打点的，所以只能使用交流电，不可以使用干电池供电，B错误； C．打点计时器接在交流电下，由交流电的周期与频率的关系可知 实现打点计时器相邻的两点时间间隔是0.02s，C正确； D．220V交流电可以保证电火花打点计时器正常工作，D错误。 故选AC。 3．如图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，当工作电源的频率是50Hz时，每隔 s打一次点，用电火花计时器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．将长木板上远离滑轮端固定打点计时器，并使滑轮伸出桌面，接上电源； C．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器； D．把小车放在靠近打点计时器端，先接通电源再释放小车。 上述步骤正确的顺序是 。（按顺序填写步骤编号） (2)如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。 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，从图中读出两点间距 cm。 【答案】(1) 0.02 CBDA (2)2.70 【详解】（1）[1]电火花计时器是使用交流电源的计时仪器，当电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点。 [2]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）两点间距 4.“用DIS测定瞬时速度”的实验装置如图所示，光电门传感器可直接测出挡光片挡光的 （填物理量的名称）。实验室中挡光片的宽度有、、、四种，按照图示方式安装挡光片，每次从倾斜轨道同一位置静止释放小车，选择宽度为 的挡光片，测得的平均速度最接近车 （选填“前端”、“中点”或“后端”）经过光电门时的瞬时速度。 【答案】 时间 0.5 前端 【详解】[1]光电门传感器可直接测出挡光片挡光的时间。 [2]根据平均速度 可知挡光片宽度越小，平均速度越接近瞬时速度，所以实验中选择宽度为0.5cm的挡光片。 [3] 由图可知挡光片安装在车的前端，所以实验中测得的平均速度最接近车前端经过光电门时的瞬时速度。 5．用打点计时器可以测量纸带运动的时间和位移。下面是未按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后根据实际操作的合理步骤，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。 A．在电磁打点计时器两接线柱上分别接导线，导线另一端分别接在低压 （选填“交流”或“直流”）电源的两接线柱。 B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过 ，并压在 下面。 C．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离。 D．接通电源，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。 E．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间 。 F．利用公式计算纸带运动的平均速度。 实验步骤的合理顺序是 。 【答案】 交流 限位孔 复写纸 BADECF 【详解】A[1]在电磁打点计时器两接线柱上分别接导线，导线另一端分别接在低压交流电源的两接线柱。 B[2][3]把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面。 E[4]正常情况下交变电流的频率是50Hz，则连续两点间的时间间隔是 如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间 [5]研究物体运动的实验正确顺序为：把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面，再接上电源，打点稳定后拉动纸带，得到纸带后，测出点迹间的距离，最后利用公式计算平均速度。故顺序为BADECF。 二、实验数据处理 6．在“科学测量：做直线运动物体的瞬时速度”实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是(　　) A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s C．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s 【答案】A 【详解】AB.本实验用的电源为50 Hz的交流电，则相邻计时点间的时间间隔为 T＝s＝0.02 s 所以每隔4个点取一个计数点时，计数点间的时间间隔为0.10 s，故A正确，B错误； CD.每隔5个点取一个计数点则有6个时间间隔，总间隔为0.02×6 s＝0.12 s，故CD错误。 7.如图甲所示，小车开始在水平玻璃板上运动，后来在薄布面上做减速运动。某同学用打点计时器记录小车的运动情况，所打出的纸带及相邻两点间的距离（单位：cm）如图乙所示，纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02s。 （1）计算打点计时器打出点2、3时小车的速度大小，填入表中。 计数点序号 1 2 3 4 5 速度vn/（m·s-1） v1=0.75 v2= v3= v4=0.45 v5=0.35 （2）在平面直角坐标系中作出小车在薄布上运动的v-t图像。( ) （3）求出小车在玻璃板上的运动速度大小。( ) 【答案】 0.65 0.55 0.85m/s 【详解】（1）[1][2]打点计时器打出点2、3时小车的速度大小分别为 （2）[3]以速度为纵坐标、时间为横坐标建立直角坐标系。用描点法作出小车在薄布上做减速运动的v-t图像。将图线延长，使其与纵轴相交，如图所示。 （3）[4]由图像可知，小车做减速运动的初速度大小，即小车在玻璃板上的运动速度大小为0.85m/s。 8．在“科学测量：做直线运动物体的瞬时速度”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地选择标度，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2位有效数字） （4）如果当时电网中交变电流的电压变成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”）。如果当时电网中交变电流的频率是f＝51 Hz，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”）。 【答案】 0.40 不变 偏小 【解析】（1）[1]电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源。则有打点周期T=0.02s，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，则相邻两计数点的时间间隔为5T，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打F点时的速度公式为 （2）[2]由题表中的数据在图乙所示坐标系中描点画图。如图所示。 （3）[3]由v−t图像的斜率表示加速度，可得小车的加速度为 （4）[4] 当电网中交变电流的电压变成210 V，可交流电的频率没变，打点周期不变，则不会影响加速度的测量值，因此加速度的测量值与实际值相比不变。 [5]电网中交变电流的频率是f＝51 Hz时，由 可知打点周期变小，测量时仍按T=0.02s计算，则测量值与实际值相比偏小。 三、实验创新方案 9．如图甲所示是运用DIS实验的位移传感器测定小车运动规律的实验装置图。 （1）固定在小车上的发射器不断地向接收器发出短暂的超声波脉冲和红外线脉冲，从而测量物体运动的一些物理量。超声波脉冲 红外线脉冲（填“快于”或“慢于”）。 （2）图乙是通过传感器、数据采集器，再经过计算机所绘制的小车运动的速度−时间图像。由该图像可以求出小车加速度的大小为a＝ m/s2；小车的运动方向是 （选填“向左”或“向右”）运动。 【答案】 慢于 1.2 向右 【详解】（1）[1]频率高于20000Hz的声波叫超声波，超声波是机械波，红外线是电磁波，因此超声波脉冲“慢于”红外线脉冲。 （2）[2]由速度−时间图像的斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正、负表示加速度的方向，则有 可知加速度的大小为1.2m/s2，负号表示加速度的方向与运动方向相反。     [3]小车加速度的方向与运动方向相反，小车做匀减速运动，可知小车“向右”运动。 10.（1）用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.30s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11s，已知遮光板的宽度为3.0cm，滑块通过第一个光电门速度大小为 m/s和第二个光电门的速度大小为 m/s（保留两位有效数字） （2）为使测量值更接近瞬时速度，正确的措施是正确的措施是( ) A、提高测量遮光条宽度的精确度 B、换用宽度更窄的遮光条 C、使滑块的释放点更靠近光电门 【答案】 B 【详解】（1）[1] 滑块经过第一个光电门的速度 [2]滑块经过第二个光电门的速度 （2）[2] 利用平均速度等效替代瞬时速度；遮光板越窄，或速度越大，遮光时间越短，平均速度越接近瞬时速度，即换用宽度更窄的遮光条，即可实现 趋向于0，而使滑块的释放点更靠近光电门，或者提高测量遮光条宽度的精确度均不能达到趋向于0的条件。故选B。 11．如图，将长直木板B支成斜面，挡光片P固定在小车C的前端，光电门G固定在木板的侧面A处，可让小车在斜面上做匀加速直线运动。现让小车在斜面的同一位置O由静止释放，分别测得宽度为2cm、4cm、6cm，8cm，10cm不同挡光片的挡光时间（每次实验时挡光片的前沿均与小车的前端对齐），通过计算出各次挡光片通过光电门的平均速度（）画出图像。 (1)实验中最接近小车过A点时的瞬时速度的挡光片的宽度是（　　） A．2cm B．6cm C．10cm D．8cm (2)若挡光片宽度，挡光时间，则小车过A处的瞬时速度表达式为 。 【答案】(1)A(2) 【详解】（1）根据可知挡光片宽度越小，越接近小车过A点时的瞬时速度。故选A。 （2）若挡光片宽度，挡光时间，则小车过A处的瞬时速度表达式为 12．如图所示，固定不动的小盒C能够发射和接收超声波信号，同时记录从发射到接收超声波的时间并输送到计算机。工作时，小盒C短时间内先后两次向运动的被测物体D发射超声波，超声波被被测物体D反射后又被小盒C接收，小盒C记录的第一次、第二次从发射到接收超声波的时间分别为，从第一次发射超声波到第二次发射超声波的时间间隔为。已知超声波在空气中传播的速度大小为。 （1）超声波第一次被被测物体D反射时被测物体D到小盒C的距离 ，从超声波第一次被被测物体D反射到第二次被被测物体D反射的时间 。 （2）从超声波第一次被被测物体D反射到第二次被被测物体D反射的过程中，被测物体运动的平均速度大小 （结果均用题中字母表示）。 【答案】 【详解】（1）[1][2]超声波往返的时间相等，则超声波第一次被被测物体D反射时被测物体D到小盒C的距离为 从超声波第一次被被测物体D反射到第二次被被测物体D反射的时间为 （2）[3]超声波第二次被被测物体D反射时被测物体D到小盒C的距离为 则从超声波第一次被被测物体D反射到第二次被被测物体D反射的过程中，被测物体运动的平均速度大小为 13．图所示为测定气垫导轨上滑块的加速度实验装置，滑块上安装了宽度d=3.0cm的遮光条。滑块先通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1=0.15s，通过第二个光电门的时间Δt2=0.10s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间间隔Δt=2.50s。则： (1)滑块经过第一个光电门时的速度大小为= m/s（结果保留两位有效数字）。 (2)滑块经过第二个光电门时的速度大小为= m/s（结果保留两位有效数字）。 (3)在下滑过程中，滑块的加速度大小为a= m/s2（结果保留一位有效数字）。 (4)为使（1）中结果更接近滑块通过光电门时的瞬时速度﹐下列措施可行的是________。 A．换用宽度更宽的遮光条 B．换用宽度更窄的遮光条 C．使滑块的释放点更靠近光电门 D．减小气垫导轨与水平面间的夹角 【答案】(1)0.20(2)0.30(3)0.04(4)B 【详解】（1）滑块经过第一个光电门时的速度大小为 m/s=0.20m/s （2）滑块经过第二个光电门时的速度大小为 m/s=0.30m/s （3）在下滑过程中，滑块的加速度大小为 m/s2=0.04m/s2 （4）AB．根据可知，当时，可近似看作物体的瞬时速度，换用宽度更窄的遮光条时，运动时间更趋近于零，求出的平均速度越接近瞬时速度，故A错误，B正确； CD．使滑块的释放点更靠近光电门或者减小气垫导轨与水平面间的夹角，则滑块到达光电门时的速度变小，经过光电门的时间会变大，则作为物体的瞬时速度误差会变大，CD错误。 故选B。 14．光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备，如图1所示，S是光源，K是光接收器，当有不透明物体通过光电门时，物体会遮住光源，接收器K接收不到光信号，计时器便开始计时，当物体通过后，接收器K重新接收到光信号，计时结束，即可记录物体通过光电门所用的时间。如图2所示，某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度，小车上安装有遮光板，A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。 (1)若小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度v=　 。 (2)若已知遮光板宽度d=1cm，让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动，两光电门计时器记录的时间分别为tA=0.01s，tB=0.004s，则小车通过A、B两位置的速度分别为vA= m/s，vB= m/s。（结果均保留2位有效数字） (3)由实验可知，小车沿斜面向下做 （选填“匀速”、“加速”或“减速”）运动。 【答案】(1)(2) 1.0 2.5(3)加速 【详解】（1）小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度为 （2）[1] [2] 小车通过A、B两光电门的速度分别为 （3）因为小车通过B光电门的速度大于通过A 光电门的速度，说明小车下滑时速度越来越大，即小车沿斜面向下做加速运动。 15．（2023·浙江·高考真题）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示。 ①需要的实验操作有 （多选）； A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器静止释放 D．先接通电源再释放小车 ②经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为 。已知打点计时器所用交流电源的频率为，则打计数点2时小车的速度大小为： （结果保留3位有效数字）。 【答案】 ACD 2.75 1.48 【详解】①[1]A．实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确； B．该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项B错误； C．为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，选项C正确； D．先接通电源再释放小车，选项D正确。故选ACD。 ②[2][3]计数点1的读数为2.75。已知打点计时器所用交流电源的频率为，则打点周期T=0.02s，则打计数点2时小车的速度大小为 16．（2021·天津·高考真题）某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为T的连续7幅画面合成到同一张图中，示意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为、、、、、。 ①写出小球在位置1的速度表达式 。 ②要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式 。 ③在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是 误差。（填“偶然”或“系统”） 【答案】 偶然 【详解】①[1]匀变速直线运动中，中间时刻速度等于平均速度，所以1位置的速度为 ②[2]题中要求充分利用数据，利用逐差法求解加速度，则，， 解得加速度为 ③[3]读数产生的误差是人为因素造成的，属于偶然误差。 17.如图甲、图乙所示的两种打点计时器是高中物理实验中常用的仪器。某同学在“探究小车速度随时间变化规律”实验中，组装了一个U形遮光板如图丁所示，两个遮光片宽度均为，将此U形遮光板装在小车上，让小车做加速度不变的直线运动通过静止的光电门，实验时测得两次遮光时间分别为，。则： (1)第一个遮光片通过光电门时小车的速度大小为 m/s。 (2)关于图甲图乙两种打点计时器，下列说法中正确的是 （　　） A．它们都是使用8V以下的交流电源 B．当电源频率为50Hz时，它们都是每隔0.02s打一个点 C．甲打点计时器使用直流电源，乙打点计时器使用交流电源 D．乙打点计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小 (3)在某次实验中，小车拖着纸带通过打点计时器记录下的运动情况如图戊所示，图中A、B、C、D、E为连续选定的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.04s，则在打C点时小车的速度是 m/s，小车加速度大小是 m/s2（保留3位有效数字） 【答案】(1)0.05 (2)BD (3) 0.475 1.25 【详解】（1）第一个遮光片通过光电门时小车的速度大小为 （2）AC．甲为电磁打点计时器，使用8V以下的交流电源，乙为电火花打点计时器，使用220V交流电源，故AC错误； B．当电源频率为50Hz时，则打点的时间间隔为 s 故B正确； D．电火花打点计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小，故D正确。 故选BD。 （3）[1] 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则在打C点时小车的速度为 [2]根据逐差法可知加速度为 / 学科网（北京）股份有限公司 $$