2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 同步练习-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 同步练习-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册 学号： 班级： 姓名： 一、单项选择题 1．运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了（　　） A．物体运动的时间 B．物体在不同时刻的速度 C．物体在相邻相同时间内的速度变化 D．物体在不同时间内的位移 2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是（　　） A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位 B．使小车运动的速度尽量小些 C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算 D．选用各处平整程度相同的长木板做实验 3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录 B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为计时起点 C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点 D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s 4．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上 B．坐标轴的单位长度越小越好 C．开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带 D．槽码的质量越大越好 5．某实验小组利用打点计时器探究物块速度随时间变化的规律，其中的四位同学利用同一条纸带分别作出了如图所示的四幅v­t图像，其中最规范的是（　　） 二、非选择题 6．用打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验． 甲 乙 丙 （1） 穿入打点计时器限位孔的纸带，正确的是________（选填“甲”或“乙”）. （2） 如图丙所示是学生即将释放小车之前的装置图及操作，以下存在错误的是________． A．细线与木板不平行 B．打点计时器接的是直流电源 C．小车释放的位置离计时器较远 D．无论什么计时器，使用时均要先接通电源，后释放纸带 7．如图甲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“交流”或“直流”）电源，当电源的频率是50 Hz时，每隔________s打一次点，其工作时的基本步骤如下： 甲 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，立即拖动纸带运动． 上述步骤正确的顺序是________． （2） 如图乙所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带． 乙 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. 8．某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图甲所示． 甲 （1） 常见的打点计时器有两种：________________和________________，它们使用的都是________（选填“直流”或“交流”）电源，当电源频率为50 Hz时，每隔________s打一个点． （2） 关于本实验，下列说法正确的有________． A．释放纸带的同时，接通电源 B．先接通电源打点，后释放纸带运动 C．先释放纸带运动，后接通电源打点 D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小 （3） 要测量小车的速度．除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是_____________________． （4） 该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是 50 Hz. 乙 ①每相邻两计数点的时间间隔为________s，如果测得C、D两点间距x4＝2.70 cm，D、E两点间距x5＝2.90 cm，则打D点时小车的速度vD＝________m/s（结果保留3位有效数字）. ②该同学分别算出其他各点的速度：vA＝0.220 m/s，vB＝0.241 m/s，vC＝0.258 m/s，vE＝0.300 m/s，请在如图丙所示的坐标系中作出小车运动的v-t图像，并说明小车速度变化的规律：________________________________________________. 丙 ③小车连接在纸带的________（选填“左端”或“右端”）. 9．频闪摄影是研究变速运动常用的手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动物体，于是在同一张胶片上记录了物体在每个闪光时刻的位置。 如图甲所示是小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中相邻小球影像间的时间间隔是0.1 s，这样便记录了小球运动的时间。小球运动的位移可以通过刻度尺读出。 （1）根据图甲数据计算出小球经过各位置时的速度如表格所示，请补充表格中缺失的内容。 时刻/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 位置/第n个影像 1 2 3 4 5 速度/（m·s－1） 0.8 1.0 1.4 （2）根据表格中的数据在如图乙坐标系中作出小球运动的v­t图像。 （3）小球运动的v­t图像与纵轴交点的纵坐标值，其物理意义是________________________________。 10．利用光电门和数字计时器也可以做实验“探究滑块的速度随时间变化的规律”，实验装置如图所示。请完成填空。 （1）实验操作 a．测量并记录遮光条的宽度d； b．安装装置，调整滑轮高度，使连接滑块的细线与气垫导轨平行，细线下不悬挂槽码，开启气垫导轨气源，调整导轨水平使滑块静止在导轨上； c．细线下悬挂槽码，由静止释放滑块，使滑块向左加速运动，记录遮光条通过光电门1、光电门2的时间Δt0、Δt1，以及遮光条从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t1； d．保持光电门1的位置不变，改变________________，________________释放滑块，使滑块向左加速运动，记录遮光条通过光电门2的时间Δt2，以及遮光条从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t2； e．重复步骤d多次，测量Δt3、t3，…。 （2）数据处理 a．从滑块经过光电门1开始计时，计算出滑块在t1时刻的速度大小v1＝________，t2时刻的速度大小v2＝________，t3时刻的速度大小v3＝________，…。 b．作出滑块运动的v­t图像，分析滑块的速度随时间变化的规律。 1. A　因为打点计时器打点的时间间隔都是0.02 s，所以只要数出纸带上的所打点数，用t＝0.02 s×(n－1)，可以计算出物体运动时间，A正确；纸带上点迹对应的速度及相邻相同时间内的速度变化不能直接记录，B、C错误；物体在不同时间内的位移，需要用刻度尺测量，D错误． 2. B　选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的距离时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，A正确；在实验中，如果小车运动的速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的速度略大一些较好，B错误；为了减小长度测量的相对误差，应舍去纸带上过于密集的点，C正确；如果实验中所用长木板各部分的平整程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差增大，D正确．故选B. 3．答案：C 解析：为减小测量误差，测量每两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点，依次读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个相邻计数点间距离的数值，故A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确；选取计数点，可减小测量距离过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s，故D错误。 4． 答案：C 解析：实验中调节滑轮的高度，使连接小车的细绳与长木板上表面平行，但不一定与纸带在一条水平线上，A错误；要适当地选取坐标轴的单位长度，使图像尽量分布满整个坐标平面，B错误；开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带，C正确；槽码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误。 5． 答案：A 解析：描绘图像时坐标单位长度的选取不能随意，要使得大部分点落在整个坐标区域中，故B、D都不规范；描完点后，先大致判断这些点是不是在同一直线上，若是，则画一直线，让点尽可能在线上，不在线上的点均匀散落在这条直线的两侧，故A规范，C不规范；所以最规范的是A。 6. (1) 甲　(2) ABC 解析：(1) 穿入打点计时器限位孔的纸带，对于电火花计时器，应该墨粉纸盘在上，纸带在下，对于电磁打点计时器，应该复写纸在上，纸带在下．甲正确． (2) 为了给小车提供一个恒定的拉力，细线应与木板平行，A错误；打点计时器应使用交流电源，B错误；小车释放前应靠近打点计时器，C错误；无论什么计时器，使用时均要先接通电源，后释放纸带，D正确．故选ABC. 7. (1)交流　0.02　CBDA　(2)2.70 解析：(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50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点．实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则，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) 从图乙中可以直接读出A、D两点间的距离为 2.70 cm. 8. (1) 电磁打点计时器　电火花计时器　交流　0.02　(2) BD　(3) 刻度尺　 (4) ①0.1　0.280 ② 速度随时间均匀变化　③左端 解析：(1) 常见的打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器．电磁打点计时器和电火花计时器，它们使用的都是交流电源．当电源频率为50 Hz时，由频率与周期的关系为T＝＝ s＝0.02 s，可知每隔0.02 s打一个点． (2) 先接通电源打点，待打点稳定后，再释放纸带运动，这样在纸带上可得到更多的数据，A、C错误，B正确；纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小，D正确． (3) 要测量小车的速度．除打点计时器(含所用电源、纸带、墨粉纸盘)外还必须使用的测量工具是刻度尺，用刻度尺测量纸带上点迹间的距离． (4) ①纸带上每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50 Hz，可知相邻两计数点间的时间间隔为T′＝5×0.02 s＝0.1 s，由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得打D点时小车的速度vD＝＝×10-2 m/s＝0.280 m/s. ②由打各点的速度：vA＝0.220 m/s，vB＝0.241 m/s，vC＝0.258 m/s，vD＝0.280 m/s，vE＝0.300 m/s，在坐标系中描点作出小车运动的vt图像，如图所示．由vt图像为倾斜直线可知，小车做匀变速直线运动，速度随时间均匀变化． ③由v-t图像可知，小车做加速运动，在相等的时间内运动的位移逐渐增大，由此可知小车连接在纸带的左端． 9． 解析：（1）小球经过第4个影像位置时的瞬时速度，可以用从第3个影像到第5个影像间的平均速度表示，从第3个影像到第5个影像间的位移为Δx＝40.0 cm－16.0 cm＝24.0 cm，则小球经过第4个影像位置时的瞬时速度v4＝＝＝1.2 m/s。 （2）描点连线，作出小球运动的v­t图像如图所示。 （3）小球运动的v­t图像与纵轴交点的纵坐标值，其物理意义是t＝0时刻小球的速度，即小球经过第1个影像位置时的瞬时速度。 10． 答案：（1）光电门2的位置　从同一位置由静止 （2）　　 解析：（1）实验要探究滑块的速度随时间变化的规律，而利用题中所给实验装置释放滑块一次，只能测量滑块运动时间t的1个数据和遮光时间Δt的2个数据，所以需要保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，使滑块重复同一运动，测得滑块运动时间t和遮光时间Δt的多组数据；为了使滑块重复同一运动，每次操作应该从同一位置由静止释放滑块，使滑块向左加速运动。 （2）从滑块经过光电门1开始计时，根据题意可知，t1、t2、t3，…时刻即依次改变光电门2的位置后滑块经过光电门2的时刻，根据光电门测瞬时速度的原理可知，滑块在t1时刻的速度大小v1＝，t2时刻的速度大小v2＝，t3时刻的速度大小v3＝。 学科网（北京）股份有限公司 $