第一章 第5讲　实验 测量做直线运动物体的瞬时速度 专项练习 -2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦直线运动瞬时速度测量实验，通过打点计时器、光电门等装置，系统覆盖实验操作规范、数据处理方法及误差分析，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |打点计时器操作规范|第1题（4问）|装置纠错、步骤排序、器材选择|实验原理→操作规范→误差控制，体现科学探究要素| |光电门速度测量|第2题（3问）|游标卡尺读数、瞬时速度计算、加速度求解|遮光条模型→平均速度近似瞬时速度→运动学公式应用，落实运动观念| |纸带数据处理|第3题（4问）|v-t图像绘制、加速度计算、创新数据处理|纸带分段→速度计算→图像分析→规律提炼，培养科学推理能力|

第5讲　实验:测量做直线运动物体的瞬时速度 1.(2025·浙江杭州期中)实验小组用打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验。 (1)穿入打点计时器限位孔的纸带,正确的是　　　　(选填“甲”或“乙”)。  (2)图丙是学生即将释放小车之前的装置图,关于图示及操作,以下存在错误的是　　　　。(多选,填字母)  A.细线与木板不平行 B.小车释放的位置离计时器较远 C.无论什么计时器,使用时均要先接通电源,后释放纸带 (3)下列实验步骤的正确顺序是　　　　。(填字母)  A.关闭电源,取下纸带 B.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连 C.把打点计时器固定在木板上,让纸带穿过限位孔 D.接通电源后,放开小车 (4)本实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度后,为了计算加速度,最合理的方法是　　　　。(填字母)  A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度 B.画出vt图像,量出其倾角α,由a=tan α算出加速度 C.画出vt图像,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式a=算出加速度 D.依次算出连续两点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度 2.某实验小组用如图甲所示装置来测量物体做匀变速直线运动的加速度,在水平气垫导轨上放置一滑块(滑块上固定有遮光条),一不可伸长的细绳跨过轻质定滑轮,两端分别与滑块和悬挂物连接,滑块和滑轮间的细绳与导轨平行。滑块由静止释放,测得滑块上遮光条通过光电门1、2的遮光时间。已知遮光条的宽度为d,光电门1、2中心间的距离为L,回答下列问题。 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,示数如图乙所示。该遮光条的宽度d=　　　　 mm。  (2)实验过程中测得遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1=0.003 5 s、Δt2=0.001 5 s。遮光条通过第一个光电门的速度大小为v1=　　　　 m/s,遮光条通过第二个光电门的速度大小为v2=　　　 m/s。(结果均保留三位有效数字)  (3)测得两光电门之间的距离L=0.5 m,滑块的加速度大小为a=　　　　 m/s2。(结果保留三位有效数字)  3.(2025·河南郑州模拟)某同学用图甲所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后,接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四个点取一个计数点,如图乙中0、1、2、…、7点所示。 (1)实验中,除打点计时器、小车、长木板、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,还必须使用的有　　　　。(多选,填字母)  A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平 (2)某同学计算出打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度,并在图丙中画出坐标点。请帮助他计算打下计数点6时小车的速度v=　　　　 m/s,并在图丙中标出计数点6对应的坐标点,作出vt图线。  (3)根据图丙,测得小车的加速度大小a=　　　　 m/s2(结果保留两位有效数字)。  (4)某同学把这条纸带每隔T=0.1 s剪断,得到若干短纸条,测得长度依次为L1、L2、…、L7(单位:m)。再把这些纸条并排贴在一张纸上,如图丁所示,使这些纸条的下端对齐,作为时间轴,并以纸带的宽度代表T的时间间隔。这些短纸条上端的中心点近似在一条直线上,该同学把它们连接起来作出图线①。若将图线①转化为小车的vt 图像,则图丁中纵坐标位置标出的速度值为　　　　(用题中字母表示)。该同学发现每段短纸条上的第2个 点也近似在同一条直线上,如图线②所示。若测得图线②的斜率为k,则小车的加速度a与斜率k的关系式为 　　　　　　。  学科网（北京）股份有限公司 $ 第5讲　实验:测量做直线运动物体的瞬时速度 课时作业 1.(2025·浙江杭州期中)实验小组用打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验。 (1)穿入打点计时器限位孔的纸带,正确的是　　　　(选填“甲”或“乙”)。  (2)图丙是学生即将释放小车之前的装置图,关于图示及操作,以下存在错误的是　　　　。(多选,填字母)  A.细线与木板不平行 B.小车释放的位置离计时器较远 C.无论什么计时器,使用时均要先接通电源,后释放纸带 (3)下列实验步骤的正确顺序是　　　　。(填字母)  A.关闭电源,取下纸带 B.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连 C.把打点计时器固定在木板上,让纸带穿过限位孔 D.接通电源后,放开小车 (4)本实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度后,为了计算加速度,最合理的方法是　　　　。(填字母)  A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度 B.画出v-t图像,量出其倾角α,由a=tan α算出加速度 C.画出v-t图像,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式a=算出加速度 D.依次算出连续两点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度 【答案】 (1)甲　(2)AB　(3)CBDA　(4)C 【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,故选甲。 (2)为给小车提供一个恒定的拉力,细线应与木板平行,A存在错误;小车释放前应靠近打点计时器,B存在错误;无论什么计时器,使用时均要先接通电源,后释放纸带,C正确。 (3)做本实验正确的步骤顺序是先把打点计时器固定在木板上,让纸带穿过限位孔;再将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连;然后接通电源,释放小车;最后关闭电源,取下纸带。本实验步骤的正确顺序是CBDA。 (4)在处理实验数据时,如果只使用其中两个数据,由于偶然误差的存在可能会造成最后误差较大,A错误;由于v-t图像中纵坐标和横坐标所取的标度不一致,图像的斜率与图线倾角的正切值不相等,不能用公式a=tan α求解加速度,B错误;根据实验数据画出vt图像,连线时,应该尽量使那些不能画在线上的点均匀地分布在线的两侧,由图线上相距较远的两点所对应的速度及时间,用公式a=算出加速度,C正确;若依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度,实质上还是仅用了两个计数点的速度,偶然误差较大,故D错误。 2.某实验小组用如图甲所示装置来测量物体做匀变速直线运动的加速度,在水平气垫导轨上放置一滑块(滑块上固定有遮光条),一不可伸长的细绳跨过轻质定滑轮,两端分别与滑块和悬挂物连接,滑块和滑轮间的细绳与导轨平行。滑块由静止释放,测得滑块上遮光条通过光电门1、2的遮光时间。已知遮光条的宽度为d,光电门1、2中心间的距离为L,回答下列问题。 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,示数如图乙所示。该遮光条的宽度d=　　　　 mm。  (2)实验过程中测得遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1=0.003 5 s、Δt2=0.001 5 s。遮光条通过第一个光电门的速度大小为v1=　　　　 m/s,遮光条通过第二个光电门的速度大小为v2=　　　 m/s。(结果均保留三位有效数字)  (3)测得两光电门之间的距离L=0.5 m,滑块的加速度大小为a=　　　　 m/s2。(结果保留三位有效数字)  【答案】 (1)5.25　(2)1.50　3.50　(3)10.0 【解析】 (1)20分度游标卡尺的精确度为0.05 mm,该遮光条的宽度d=5 mm+5×0.05 mm= 5.25 mm。 (2)根据极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度,遮光条通过光电门1的速度v1== 1.50 m/s,遮光条通过光电门2的速度v2==3.50 m/s。 (3)根据位移与速度关系式得滑块的加速度大小为 a==10.0 m/s2。 3.(2025·河南郑州模拟)某同学用图甲所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后,接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四个点取一个计数点,如图乙中0、1、2、…、7点所示。 (1)实验中,除打点计时器、小车、长木板、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,还必须使用的有　　　　。(多选,填字母)  A.电压合适的50 Hz交流电源　B.电压可调的直流电源　C.刻度尺　D.秒表　E.天平 (2)某同学计算出打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度,并在图丙中画出坐标点。请帮助他计算打下计数点6时小车的速度v=　　　　 m/s,并在图丙中标出计数点6对应的坐标点,作出v-t图线。  (3)根据图丙,测得小车的加速度大小a=　　　　 m/s2(结果保留两位有效数字)。  (4)某同学把这条纸带每隔T=0.1 s剪断,得到若干短纸条,测得长度依次为L1、L2、…、L7(单位:m)。再把这些纸条并排贴在一张纸上,如图丁所示,使这些纸条的下端对齐,作为时间轴,并以纸带的宽度代表T的时间间隔。这些短纸条上端的中心点近似在一条直线上,该同学把它们连接起来作出图线①。若将图线①转化为小车的v-t图像,则图丁中纵坐标位置标出的速度值为　　　　(用题中字母表示)。该同学发现每段短纸条上的第2个点也近似在同一条直线上,如图线②所示。若测得图线②的斜率为k,则小车的加速度a与斜率k的关系式为　　　。  【答案】 (1)AC　(2)0.57　图见解析　(3)0.43　(4)　a=2.5k 【解析】 (1)必须使用电压合适的50 Hz交流电源给打点计时器供电,需要用刻度尺测量计数点之间的距离,故选AC。 (2)电源频率为50 Hz,每隔四个点取一个计数点,故相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s,则打下计数点6时小车的速度为 v= m/s=0.57 m/s。 如图所示。 (3)小车的加速度大小a== m/s2=0.43 m/s2。 (4)因为剪断的纸带所用的时间都是T=0.1 s,即时间T相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的瞬时速度,即纸带的高度之比等于中间时刻瞬时速度之比,则题图丁中纵坐标位置标出的速度值为v=。v-t图像的斜率表示加速度,根据图线②可知斜率k=,解得a=2.5k。 学科网（北京）股份有限公司 $