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2019-2020年高中物理 2.1實驗 探究小車速度隨時間變化的規(guī)律練習 新人教版必修1 一、選擇題(1、2題為單選題，3題為多選題) 1．在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如下 計數(shù)點序號 1 2 3 4 5 6 計數(shù)點對應的時刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 通過計數(shù)點的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 119.0 138.0 為了計算加速度，合理的方法是(　　) A．根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度用公式a＝Δv/Δt算出加速度 B．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v－t圖象，量出其傾角，由公式a＝tanα求出加速度 C．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v－t圖象，由圖線上相距較遠的兩點所對應的速度、時間用公式a＝Δv/Δt算出加速度 D．依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度 答案：C 解析：方法A偶然誤差較大。方法D實際上也僅由始末兩個速度決定，偶然誤差也比較大。只有利用實驗數(shù)據(jù)畫出對應的v－t圖象，才可充分利用各次測量數(shù)據(jù)，減少偶然誤差。由于在物理圖象中，兩坐標軸的分度大小往往是不相等的，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)，可以畫出傾角不同的許多圖象，方法B是錯誤的。正確的方法是根據(jù)圖象找出不同時刻所對應的速度值，然后利用公式a＝Δv/Δt算出加速度，即方法C。 2．在實驗中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)和第一章的方法得出各計數(shù)點的瞬時速度后，以速度v為縱軸，以時間t為橫軸建立直角坐標系。某次實驗中某同學描出的點如圖所示。在直角坐標系上一共描出了10個點。下列思考有道理的是(　　) ①這10個點無論如何也不在一條直線上，因此小車運動的v－t圖象不可能為一條直線，而應為一條平滑的曲線 ②這10個點中有8個點雖然不在一條直線上，但它們緊挨在一條直線附近，只有F和B兩點離這條直線太遠 ③在8個點當中只有4個點能畫在一條直線上(A、D、G、I)，有六個點不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車運動的規(guī)律 ④與直線偏差較小的點(C、E、H、J)可能是實驗誤差造成的，而與直線偏離較大的點(B、F)則可能是實驗中出現(xiàn)錯誤造成的 A．①③　　　 B．②④　　　 C．①②　　　 D．③④ 答案：B 解析：考慮有誤差，才不可能在一直線上，若理想化，這些點將都在一直線上，①③錯誤，②④正確。 3．在實驗過程中，對于減小實驗誤差來說，下列方法中有益的是(　　) A．選取記數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位 B．使小車運動的加速度盡量小些 C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算 D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗 答案：ACD 解析：用計數(shù)點的方法，利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算可減小測量誤差；選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗可以減小因速度變化不均勻帶來的誤差。 二、非選擇題 4．在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，按照實驗進行的先后順序，將下述步驟的代號填在橫線上____________________________ A．把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面 B．把打點計時器固定在木板的沒有滑輪的一端，并連好電路 C．換上新的紙帶，再重做兩次 D．把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面 E．使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動 F．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊吊著合適的鉤碼 G．斷開電源，取出紙帶 答案：DBFAEGC 解析：正確的實驗步驟是：把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在木板沒有滑輪的一端，并連好電路，把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，另一端吊合適的鉤碼，把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面，使小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動，打完一條紙帶，斷開電源，取下紙帶，換上新紙帶，再重做兩次，即順序為：DBFAEGC。 5．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖所示，給出了從0點開始，每5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數(shù)點，測得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm。那么： (1)在打點計時器打出點1、2、3、4、5時，小車的速度分別為：v1＝________________cm/s，v2＝________________cm/s，v3＝________________cm/s，v4＝________________cm/s，v5＝________________cm/s。 (2)在平面直角坐標系中作出v－t圖象。 (3)分析小車運動速度隨時間變化的規(guī)律。 答案：(1)16.50　21.40　26.30　31.35　36.30 (2)如圖所示　(3)速度隨時間均勻增加 解析：(1)顯然，兩相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為 T＝0.02s5＝0.1s。 對應各點的速度分別為： v1＝＝cm/s＝16.50cm/s v2＝＝cm/s＝21.40cm/s v3＝＝cm/s＝26.30cm/s v4＝＝cm/s＝31.35cm/s v5＝＝cm/s＝36.30cm/s (2)利用描點法做出v－t圖象，如圖所示。 (3)小車運動的v－t圖象是一條傾斜的直線，說明速度隨時間均勻增加，它們成“線性關系”。 能力提升 一、非選擇題 1．一小球在桌面上從靜止開始做加速直線運動，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號。如圖甲所示，1位置恰為小球剛開始運動的瞬間，作為零時刻。攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均相同，小球從1位置到6位置的運動過程中經(jīng)過各位置的速度分別為v1＝0，v2＝0.06m/s，v3＝________________m/s；v4＝0.18m/s，v5＝______________m/s。在圖乙所示的坐標紙上作出小球的速度—時間圖象(保留描點痕跡)。 答案：0.12　0.24　圖見解析 解析：如題圖所示，x1＋x2＝0.06m，而 v2＝m/s＝0.06m/s，故T＝0.5s， 則v3＝＝m/s＝0.12m/s 又x4＋x5＝0.24m，則v5＝＝m/s＝0.24m/s。其v－t圖象如圖所示。 2．在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中，打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運動的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇6個計數(shù)點A、B、C、D、E、F，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各點到A點的距離依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm。 (1)根據(jù)學過的知識可以求出小車在B點的速度為vB＝________________m/s。CE間的平均速度為________________m/s； (2)以打A點時為計時起點，建立v－t坐標系如下圖所示。請在圖中作出小車運動的速度與時間的關系圖線； (3)根據(jù)圖線可得小車運動的加速度為________________m/s2。 答案：(1)0.25　0.45　(2)圖見解析　(3)1 解析：(1)相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.1s 所以vB＝＝m/s＝0.25m/s CE＝＝m/s＝0.45m/s (2)v－t圖象如圖所示 (3)在v－t圖象中，圖線的斜率表示加速度，即a＝m/s2＝1m/s2 3．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中： 某同學用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E共5個計數(shù)點。測得計數(shù)點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有四個點未畫出來。 (1)每兩個相鄰的計數(shù)點的時間間隔為________________s。 (2)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度，則vB＝________________m/s，vC＝________________m/s，vD＝________________m/s。(保留3位有效數(shù)字) (3)在下圖所示的坐標系中作出小車的v－t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________________m/s2。 (4)將圖線延長與縱軸相交，交點的速度是________________，此速度的物理意義是________________。 答案：(1)0.1　(2)0.138　0.264　0.390　(3)1.24～1.28　(4)0.012～0.020　計時初時的速度 4．如圖甲所示，用打點計時器記錄小車的運動情況。小車開始在水平玻璃板上運動，后來在薄布面上做減速運動。所打出的紙帶及相鄰兩點間的距離(單位：cm)如圖乙所示，紙帶上相鄰兩點間對應的時間間隔為0.02s。試用作圖法(v－t圖象)求出小車在玻璃板上的運動速度。 答案：0.85m/s 解析：設對應點1、2、3、4、5的瞬時速度分別為v1、v2、v3、v4、v5，則有 v1＝cm/s＝75cm/s＝0.75m/s， v2＝cm/s＝65cm/s＝0.65m/s， v3＝cm/s＝55cm/s＝0.55m/s， v4＝cm/s＝45cm/s＝0.45m/s， v5＝cm/s＝35cm/s＝0.35m/s， 以速度為縱坐標，以時間為橫坐標建立直角坐標系。用描點法作出小車在薄布上做減速運動時的v－t圖象。將圖象延長，使其與縱軸相交，如圖所示。由圖象可知，小車做減速運動的初速度為0.85m/s，即為小車在玻璃板上的運動速度。