定时训练09 探究小车的速度随时间变化的规律 专项训练-2027届高考物理一轮复习

定时训练09 探究小车速度随时间变化的规律 核心梳理 装置原理 （1） 平衡摩擦力 （2） 满足悬挂槽码质量远小于小车质量 （填“需要”或“不需要”） 操作要领 （1）平行：细绳、纸带与长木板平行。 （2）靠近：小车释放前，应靠近 。 （3）先后：实验时先 ，后 。 数据处理 （1）由纸带判断物体的运动性质。若 （常数），则物体做 直线运动。 （2）由纸带求瞬时速度： （3）由纸带求瞬时加速度： 误差分析 （1）使用刻度尺测计数点的距离时有误差； （2）作v-t图像时出现作图误差； （3）电源频率不稳定； 典例精练 基础落实练 1．（教材原型实验·26-27高一上·山东威海·阶段检测）在研究小车做匀变速运动的加速度的实验中，实验装置如下： (1)（多选）实验中不需要的器材是___________（用代号表示）。 ①打点计时器、②刻度尺、③秒表、④带滑轮长木板、⑤小车、⑥纸带、⑦天平 (2)常见的打点计时器有两种：___________和___________，它们使用的都是___________ 电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔___________s打一个点。 (3)关于本实验，下列说法正确的是___________。 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 (4)某同学在测定小车做匀变速运动的加速度的实验中，他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。 x1=3.59cm，x2=4.41cm，x3=5.19cm，x4=5.97cm，x5=6.78cm，x6=7.64cm。则打点计时器在打计数点1时小车的速度v1=_________m/s，小车的加速度a=________m/s2（结果都保留两位有效数字） (5)某同学测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的A、B、C、D、……等几条较为 理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5……，如下图所示甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的。在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是___________。 2．（26-27高一上·四川内江·阶段检测）某同学测定气垫导轨上滑块的加速度的实验装置如图所示，已知滑块上安装了宽度的挡光条。 (1)两光电门的位置如图所示，则两光电门间的距离____________。 (2)实验时，滑块在砝码及砝码盘的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字计时器（图中未画出）记录了挡光条通过光电门1的时间，通过光电门2的时间，则挡光条通过光电门1的速度____________（用题中的字母表示）。 (3)滑块的加速度____________（结果保留3位有效数字）。 能力提升练 3．（25-26高一上·广东广州·期中）某同学利用如图1所示的装置测量自由落体加速度。该同学多次实验后选出一条点迹清晰的纸带，从纸带上的A点开始，选取B、C、D、E五个计数点（含A点），用刻度尺测得各点到A点的距离如图2所示。已知相邻两计数点间还有4个点未画出，打点计时器所接电源的频率为50Hz。 (1)下列说法正确的是________。 A．在木球、塑料球、铁球中选重物时应选铁球 B．要用天平测出所选重物的质量 C．若使用电磁打点计时器，则电源应使用220V的交流电 D．实验时应先接通电源后释放重物 (2)根据图2中的数据可知，打D点时的速度大小为________m/s，重物下落的加速度大小为________。（两空均保留三位有效数字） (3)执信中学某研究性学习小组的同学们为测量广州的自由落体运动加速度，使用纯铜材料制作了梯阶等间距的梯子模型，通过细线悬挂在铁架台上，如图甲、乙所示，在梯子下端梯阶（第一个梯阶）中心P点正下方固定一个光电门。实验步骤如下： ①测出梯阶（遮光条）的宽度d；用刻度尺量出相邻两个梯阶中心Q点到P点距离h； ②让梯子由静止开始自由下落，每个梯阶依次通过光电门时的遮光时间分别用、、…，表示。 回答下列问题： a、若某个梯阶通过光电门时的遮光时间为t，则此梯阶通过光电门时的速度v=_________。（用题中所给的字母表示）； b、根据实验记录的多组数据，作出图像如图丙所示，则自由落体加速度大小g=_________。（用a、b、c、d和h表示） 拓展创新练 4．（创新拓展实验·25-26高三上·福建漳州·阶段检测）某学习小组利用手机安装的、带刻度尺的轨道、小车、和几粒小磁粒等，设计了一个测量小车在斜面上做匀变速直线运动加速度的实验。操作如下： (1)用游标卡尺测量：小车的车身为，测得一个小磁粒直径d读数如图乙_____________。 (2)在小车车身前、后端分别固定一个小磁粒。将带刻度尺的轨道一端垫高，形成斜面。小车车身前端小磁粒中心与“0”刻度线对齐，每次实验小车都从“0”刻度线处无初速度释放。智能手机顶部紧贴轨道，如图甲所示。第一次将智能手机的左边缘与位置刻度线对齐、运行智能手机中的程序，打开磁力计。释放小车，当小车从智能手机附近经过时，小车前后端的磁粒引发的空间磁场变化被智能手机中的磁力计感知并记录下来并将智能手机位置换至处同样对齐，再做一次。两次操作记录的数据如图丙所示。由图丙可知，智能手机磁力计测得小车经过处用时约为，根据实验数据可求得小车和两磁粒经过处过程的平均速度为_____________（结果保留2位小数）。理论上若小车经过处瞬时速度为，经过处速度，则小车加速度可以表示为_____________（用）。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 定时训练09 探究小车速度随时间变化的规律 核心梳理 装置原理 （1） 不需要 平衡摩擦力 （2） 不需要 满足悬挂槽码质量远小于小车质量 （填“需要”或“不需要”） 操作要领 （1）平行：细绳、纸带与长木板平行。 （2）靠近：小车释放前，应靠近 打点计时器 。 （3）先后：实验时先 接通电源 ，后 释放小车 。 数据处理 （1）由纸带判断物体的运动性质。若 （常数），则物体做 匀变速 直线运动。 （2）由纸带求瞬时速度： （3）由纸带求瞬时加速度： 误差分析 （1）使用刻度尺测计数点的距离时有误差； （2）作v-t图像时出现作图误差； （3）电源频率不稳定。 典例精练 1．（26-27高一上·山东威海·阶段检测）在研究小车做匀变速运动的加速度的实验中，实验装置如下： (1)（多选）实验中不需要的器材是___________（用代号表示）。 ①打点计时器、②刻度尺、③秒表、④带滑轮长木板、⑤小车、⑥纸带、⑦天平 (2)常见的打点计时器有两种：___________和___________，它们使用的都是___________ 电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔___________s打一个点。 (3)关于本实验，下列说法正确的是___________。 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 (4)某同学在测定小车做匀变速运动的加速度的实验中，他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。 x1=3.59cm，x2=4.41cm，x3=5.19cm，x4=5.97cm，x5=6.78cm，x6=7.64cm。则打点计时器在打计数点1时小车的速度v1=_________m/s，小车的加速度a=________m/s2（结果都保留两位有效数字） (5)某同学测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的A、B、C、D、……等几条较为 理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5……，如下图所示甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的。在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是___________。 1．(1)③⑦/⑦③ (2) 电磁打点计时器 电火花打点计时器 交流 0.02 (3)BD (4) 0.40 0.80 (5)乙 【详解】（1）研究匀变速，只需要测位移、时间，不需要测质量；打点计时器本身计时，不需要秒表。不需要：③⑦（秒表、天平） （2）[1][2]常见的打点计时器有两种：电磁打点计时器和电火花打点计时器； [3]它们使用的都是交流电源； [4]当电源频率为 时，每隔 打一个点。 （3）ABC．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，后释放纸带，故AC错误，B正确； D．纸带上的点迹越密集，说明相同时间内纸带运动位移越小，纸带运动的速度越小，D正确； 故选BD。 （4）[1]相邻两个计数点间还有4个点未画出，可知相邻两计数点的时间间隔 打点计时器在打计数点1时小车的速度 [2]小车的加速度 （5）相邻两计数点间的时间间隔为，相邻相等时间的位移差恒为 有 解得 在实验误差允许范围内，在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是乙。 2．（26-27高一上·四川内江·阶段检测）某同学测定气垫导轨上滑块的加速度的实验装置如图所示，已知滑块上安装了宽度的挡光条。 (1)两光电门的位置如图所示，则两光电门间的距离____________。 (2)实验时，滑块在砝码及砝码盘的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字计时器（图中未画出）记录了挡光条通过光电门1的时间，通过光电门2的时间，则挡光条通过光电门1的速度____________（用题中的字母表示）。 (3)滑块的加速度____________（结果保留3位有效数字）。 2．(1)60.10 (2) (3)0.125 【详解】（1）导轨标尺的分度值为1mm，读数需估读到0.1mm。光电门1对齐的刻度为20.20cm，光电门2对齐的刻度为80.30cm，因此两光电门间距 （2）由于挡光条宽度很小、挡光时间极短，可将挡光条通过光电门的平均速度近似当作滑块通过光电门的瞬时速度，因此通过光电门1的速度为 （3）同理，滑块通过光电门2的瞬时速度 滑块做匀加速直线运动，由匀变速直线运动的速度-位移公式 代入数据得，， 3．（25-26高一上·广东广州·期中）某同学利用如图1所示的装置测量自由落体加速度。该同学多次实验后选出一条点迹清晰的纸带，从纸带上的A点开始，选取B、C、D、E五个计数点（含A点），用刻度尺测得各点到A点的距离如图2所示。已知相邻两计数点间还有4个点未画出，打点计时器所接电源的频率为50Hz。 (1)下列说法正确的是________。 A．在木球、塑料球、铁球中选重物时应选铁球 B．要用天平测出所选重物的质量 C．若使用电磁打点计时器，则电源应使用220V的交流电 D．实验时应先接通电源后释放重物 (2)根据图2中的数据可知，打D点时的速度大小为________m/s，重物下落的加速度大小为________。（两空均保留三位有效数字） (3)执信中学某研究性学习小组的同学们为测量广州的自由落体运动加速度，使用纯铜材料制作了梯阶等间距的梯子模型，通过细线悬挂在铁架台上，如图甲、乙所示，在梯子下端梯阶（第一个梯阶）中心P点正下方固定一个光电门。实验步骤如下： ①测出梯阶（遮光条）的宽度d；用刻度尺量出相邻两个梯阶中心Q点到P点距离h； ②让梯子由静止开始自由下落，每个梯阶依次通过光电门时的遮光时间分别用、、…，表示。 回答下列问题： a、若某个梯阶通过光电门时的遮光时间为t，则此梯阶通过光电门时的速度v=_________。（用题中所给的字母表示）； b、根据实验记录的多组数据，作出图像如图丙所示，则自由落体加速度大小g=_________。（用a、b、c、d和h表示） 3．(1)AD (2) 2.83 9.75 (3) 【详解】（1）A．在木球、塑料球、铁球中选重物时应选铁球，以减小阻力的影响，A正确； B．该实验不需要用天平测出所选重物的质量，B错误； C．若使用电火花打点计时器，则电源应使用220V的交流电，C错误； D．实验时应先接通电源，等打点稳定后释放重物，D正确。 故选AD。 （2）[1]相邻两计数点间还有4个点未画出，可知T=0.1s，打D点时的速度大小为 [2]重物下落的加速度大小为 （3）a、[1]若某个梯阶通过光电门时的遮光时间为t，则此梯阶通过光电门时的速度； b、[2]根据 其中， 可得 由图像可知， 可得自由落体加速度大小 4．（25-26高三上·福建漳州·阶段检测）某学习小组利用手机安装的、带刻度尺的轨道、小车、和几粒小磁粒等，设计了一个测量小车在斜面上做匀变速直线运动加速度的实验。操作如下： (1)用游标卡尺测量：小车的车身为，测得一个小磁粒直径d读数如图乙_____________。 (2)在小车车身前、后端分别固定一个小磁粒。将带刻度尺的轨道一端垫高，形成斜面。小车车身前端小磁粒中心与“0”刻度线对齐，每次实验小车都从“0”刻度线处无初速度释放。智能手机顶部紧贴轨道，如图甲所示。第一次将智能手机的左边缘与位置刻度线对齐、运行智能手机中的程序，打开磁力计。释放小车，当小车从智能手机附近经过时，小车前后端的磁粒引发的空间磁场变化被智能手机中的磁力计感知并记录下来并将智能手机位置换至处同样对齐，再做一次。两次操作记录的数据如图丙所示。由图丙可知，智能手机磁力计测得小车经过处用时约为，根据实验数据可求得小车和两磁粒经过处过程的平均速度为_____________（结果保留2位小数）。理论上若小车经过处瞬时速度为，经过处速度，则小车加速度可以表示为_____________（用）。 4．(1)0.515 (2) 0.19 【详解】（1）小磁粒直径 （2）[1] 小车车身前端小磁粒中心与“0”刻度线对齐，小车和两磁粒经过20cm处，计算位移是从前端小磁粒中心与20cm刻度线对齐到后端小磁粒中心与20cm刻度线对齐为止 平均速度 [2]根据速度-位移公式 得 解得 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $