第1节实验探究小车速度随时间的变化课后练习题.docx

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第1节实验:探究小车速度随时间的变化
课后练****题
一、实验题
,,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始(其中第“1”点先打下),每5个点取1个计数点,.
①通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点____________和___________之间某时刻开始减速.
②计数点9对应的速度大小为______________________.(保留2位有效数字)
③物块减速运动过程中加速度的大小为a=_______________.(保留2位有效数字)
④物块在加速阶段,如果以(其中s表示位移,t表示时间)为纵坐标、以t为横坐标作图象,得到图象的斜率为k,则加速度大小为_______(用字母符号表示).
【答案】
【解析】①由纸带两个点之间的时间相同,若位移逐渐增大,表示物体做加速运动,若位移逐渐减小,则表示物体做减速运动;②匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此可以求出某点的瞬时速度;③用作差法求解减速过程中的加速度;④根据运动学公式求出与t的函数关系,结合数学知识可知斜率k与加速度的关系.
【详解】
①从纸带上的数据分析得知:在计数点6之前,两点之间的位移逐渐增大,是加速运动,在计数点7之后,两点之间的位移逐渐减小,是减速运动,所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速.②每5个点取1个计数点,则相邻计数点的时间间隔为,匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,则有:,③由纸带可知,计数点7往后做减速运动,有:,,,,根据,得,所以物块减速运动过程中加速度的大小为;根据运动学公式有:,变形得:,若以为纵坐标、以t为横坐标作图象,得到图象的斜率为,解得:。
,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他从实验室里借取了如下器材:
(1)下列哪些器材是多余的:______
①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④细绳⑤纸带⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板
(2)为达到实验目的,还需要的器材是:______
(3)在该实验中,下列说法中正确的是______
,且靠近滑轮一端

,待打点稳定后再释放小车

(4),其中相邻的两个计数点还有4个点未画出,则根据纸带,回答下列问题:
①相邻两个点之间的时间间隔为______s
②根据纸带上的数据,则计数点1、3时小车对应的速度分别为:v1=______m/s;v3=______m/s.
③据此可求出小车从1到2计数点内的加速度为a=______m/s2.(本题所有计算结果均保留两位小数)
【答案】(2)、(8)刻度尺
【解析】(1)在探究小车速度随时间变化规律的实验中,具体的实验步骤为:①木板平放,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定,连接好电路,(此步骤所需器材带滑轮长木板、打点计时器、复写纸、导线)②穿纸带;挂钩码,(此步骤所需器材纸带、钩码、细绳)③先接通电源,然后放开小车,让小车拖着纸带运动,打完一条后立即关闭电源,(此步骤所需器材小车)④换纸带,加钩码,再做二次.⑤处理纸带,解出某位置的速度和运动过程的加速度.(在处理纸带时需要用刻度尺处理计数点之间的距离)从以上步骤可以看出实验中多余的是天平、秒表,即为②、⑧.(2)为达到实验目的,还需要的器材是:刻度尺;(3)打点计时器应固定在长木板上,将滑轮固定在另一端,故A错误;为了在纸带打更多的点,开始实验时小车应放在靠近打点计时器一端,故B正确;打点计时器在使用时,为了使打点稳定,同时为了提高纸带的利用率,使尽量多的点打在纸带上,要应先接通电源,再放开纸带,故C正确;钩码个数应适当,钩码个数少,打的点很密;钩码个数多,打的点少,都会带来实验误差,.(4)①相邻的两个计数点间的时间间隔为②根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,得:
③根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,得:x4-x2=2a1T2x3-x1=2a2T2为了更加准确的求解加速度,我们对两个加速度取平均值得:a=(a1+a2)即小车运动的加速度计算表达式为:a=解得:a2
“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间。电火花打点计时器所用电源的频率为______Hz,电压为______V,如图为一次实验得到的一条纸带,纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出,则两计数点间的时间即周期是________s,按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点,用刻度尺量出1、2、3、4、5点离0点的距离如图所示(单位:cm)。由纸带数据计算可得,计数点1所代表时刻的瞬时速度大小v1=________m/s,计数点4的速度V4=_____m/s。
【答案】50220
【解析】电火花打点计时器所用电源的频率为50Hz,电压为220V;纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出,则两计数点间的时间即周期是;
计数点1所代表时刻的瞬时速度大小:v1=,
计数点4的速度:v4=。
“探究小车速度随时间变化的规律”实验中
(1)下列哪些器材是多余的________
①电火花打点计时器②天平③低压直流电源 ④细绳
⑤纸带⑥小车⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板
(2)要达到实验目的还需要的器材是:________
(3)在一次实验中,打点计时器打出一纸带,如图所示A、B、C、D为四个计数点,且两相邻计数点间还有四个点没有画出,所用交流电频率为50Hz,纸带上各点对应单位为厘米的刻度尺上的刻度值如图所示,则B点的速vB=________m/s.
【答案】②③⑧刻度尺
【解析】(1)本实验中不需要测量小车或砝码的质量,因此不需要天平;电火花计时器使用的是220V交流电源,因此低压直流电源本实验中不需要;同时电火花计时器记录了小车的运动时间,:②③⑧.
(2)要达到实验目的还需要的器材是刻度尺;
(3)每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔T=,可求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小:vB=m/s=.
,是某同学在做《探究小车的速度随时间的变化规律》的实验中打出的一条纸带,每5个点取一个计数点记为A、B、C、D。则可得出,B点对应的瞬时速度为_____m/s,C点对应的瞬时速度为_____m/s,加速度为______m/s2。
【答案】
【解析】计数点之间的时间间隔T,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,得;
;
根据匀变速直线运动的判别式;可得.
,下列做法正确的是()
,放置在复写纸的下面

,防止线圈因过热而损坏
,让其运动起来,再接通电源
【答案】AC
【解析】A项:为了纸带运动的稳定,纸带一定要从两限位孔穿过,为了能在纸带上打出清晰的点迹,纸带必须压在复写纸的下面,故A正确;
B项:电磁打点计时器应使用交流电源,故B错误;
C项:由于电磁打点计时器不能长期工作,所以每打完一列点,就要切断电源,故C正确;
D项:为了描述纸带运动的全过程,应先接通电源,再使纸带运动,故D错误。
“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用某种计时器打下的纸带如下图所示,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个点图中没有画出,计时器接在220V、50Hz交流电源上.
(1)则该计时器是__________填“电火花”或者“电磁打点”)计时器,设它打点的周期为T,计算F点的瞬时速度vF的公式为vF=________(用字母表示);
(2)他经过测量并计算得到计时器在打B、C、D、E、=0,试在下图所示坐标系中合理地选择标度,作出v-t图象,并利用该图象求出物体的加速度a=________m/s2;(结果保留两位有效数字)
对应点
B
C
D
E
F
速度(m/s)
(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210V,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________.(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
【答案】(1)电火花;(2);(3)不变
【解析】
【详解】
(1)计时器接在220V、50Hz交流电源上,则该计时器是电火花计时器,设它打点的周期为T,计算F点的瞬时速度vF的公式为vF=.
(2)图像如图:
由图像可知:;
(3)交流电压变化不影响打点的周期,则加速度的测量值与实际值相比不变.
(其打点周期)研究匀变速直线运动。试回答:
(1)下列器材中,一定需要的是________________(只需填选项字母)。

(2)图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分,1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示。根据图中数据计算滑块的加速度a为___________;打点4时纸带的速度为______________。(保留三位有效数字)
【答案】AB
【解析】(1)打出纸带后需要刻度尺测量计数点间的距离,电火花打点计时器使用的220V的交流电源;实验中根据纸带求解加速度,故不需要质量,即不需要天平测量质量,故选AB;
(2)每相邻两计数点间还有4个打点,,设1、2两计数点之间的距离为x1,则第6、7之间的距离为x6,利用匀变速直线运动的推论,即逐差法可以求物体的加速度大小,将数据带入得;打第4个计数点时滑块的速度.
,A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点的时间间隔为,则:(计算结果保留两位有效数字)
(1)下列操作中正确的有____________(填选项代号)
,小车要靠近打点计时器

,后释放小车

(2)D点的瞬时速度大小为____________m/s;
(3)运动小车的加速度大小为____________;
(4)若电源实际频率高于50Hz,计算时仍按照50Hz计算,则加速度大小的测量值比真实值_________选填“偏大”“偏小”或“不变)。
【答案】
【解析】(1)在释放小车前,小车要靠近打点计时器,以充分利用纸带,选项A正确;打点计时器应放在长木板远离滑轮的一端,选项B错误;应先接通电源,后释放小车,选项C正确;电火花计时器应使用220V交流电源,选项D错误;故选AC.
(2)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小,
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
(3)若交流电频率为50赫兹,则其打点周期为,当电源频率高于50Hz时,实际打点周期将变小,则纸带上任意两点间距偏小,而进行计算时,仍然用,因此测出的加速度数值将比物体的真实数值小.
,一电火花打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如图甲所示。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,图中每两个计数点之间有四个点没画出来。(结果均保留两位小数)
(1)根据纸带可判定小车做______________运动。
(2)打点计时器打A点时小车的速度______m/s.
打点计时器打B点时小车的速度vB=_______m/s.
(3)利用图乙给出的数据可求出小车下滑的加速度______.
【答案】匀加速直线
【解析】(1)由纸带上数据分析可知,在连续相等时间内的位移之差为恒量,则根据公式可知加速度为定值,故小车做匀加速直线运动运动。
(2)根据题意可知相邻的2个计数点间的时间间隔为:根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度
则:
同理有:;
(3)根据运动学公式,则加速度为:。
,某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间的时间间隔为T=,其中x1=,x2=,x3=,x4=,x5=,x6=,则:
(1)打A点时小车的瞬时速度大小是________m/s,
(2)计算小车运动的加速度的表达式为a=________,加速度大小是________m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)
(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,由此会引起的_______(选填“系统误差”或“偶然误差”)将使加速度的测量值比实际值偏_______.(选填“大”或“小”)
【答案】系统误差大
【解析】
【分析】
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上A点时小车的瞬时速度大小.
【详解】
(1)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得:
(2)根据作差法得:;(3)如果在某次实验中,交流电的频率为49Hz,而做实验的同学并不知道,由此会引起系统误差;那么实际周期大于,相邻两点间的距离x比准确值偏大,但是由于计算时时间仍按计算,根据运动学公式x=at2得所测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大的.
,得到了几条较为理想的纸带,并在每条纸带上每5个计时点取一个计数点,依打点先后编为0、1、2、3、4、,纸带被撕断,部分缺失,、B、C、D四段纸带回答:
①从纸带A上撕下的那段应该是B、C、D三段纸带中的________(填字母代号).
②打纸带A时,物体的加速度大小是________m/s2;打计数点1时,物体的速度大小是________m/s.
【答案】
【解析】匀变速直线运动中,在连续相等的世间间隔内位移之差为一个恒量,,平均速度等于中间时刻的瞬时速度.
①根根据匀变速直线运动的特点有:,,,由此可知C段与此最接近,所以属于纸带A的是C图;
②纸带上每5个连续计时点取一个计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔,根据运动学公式得:;根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上1点时小车的瞬时速度大小:.
“测匀变速直线运动的加速度”,左侧拴有一细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连,小车右侧与穿过电火花打点计时器的纸带相连,在重物牵引下,小车在木板上向左运动.
如图2给出了电火花打点计时器在纸带上打出的一些计数点,相邻的两个计数点间还有4个点没画出,电火花打点计时器所用的交流电频率为50Hz.
(1)电火花打点计时器是一种能够按照相同的时间间隔,在纸带上连续打点的仪器,它使用______(填“交流”或“直流”)电源,工作电压为________V.
(2)实验中,除带滑轮的长木板、小车、细线、钩码、纸带外,还需选用的仪器是_______

(3)该同学进行了以下实验操作步骤,其中错误的步骤是_____________
,并接好电路
,并穿过打点计时器的限位孔
,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码
,将小车移到靠近打点计时器的一端后,放开纸带,再接通电源
(4)根据纸带可以计算各点的瞬时速度,现计算计数点2的瞬时速度:v2=________m/s,(结果取三位有效数字)
(5)求出小车的加速度为a=___________m/s2.(结果取三位有效数字)
【答案】交流
【解析】(1)电火花计时器使用交流电源,工作电压为220V.
(2)做“测匀变速直线运动的加速度”的实验,需要打点计时器,处理纸带时,需要用刻度尺测量点迹间的距离,由于打点计时器可以记录时间,不需要停表,速度可以通过点迹间距离和时间间隔求出,不需要速度计,故选:BD.
(3)A、打点计时器的固定端与滑轮不在同一端,故A错误;
,并穿过打点计时器的限位孔,故B正确;
,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码,故C正确;
,将小车移到靠近打点计时器的一端后,先接通电源,再放开纸带,故D错误。
本题选错误的答案,故选:AD.
(4)计数点2的瞬时速度为:,
(5)根据△x=aT2,运用逐差法得:
a=2
“研究匀变速直线运动”的实验时:
(1)请在下面列出的实验器材中,选出本实验中不需要的器材填在横线上(填编号):________。
①打点计时器 ②天平 ③低压交流电源 ④低压直流电源
⑤细绳和纸带 ⑥钩码和小车 ⑦秒表 ⑧一端有滑轮的长木板 ⑨刻度尺
(2)某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,如图所示,并在纸带上取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出),打点计时器接的是50Hz的交变电流。他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐。则打点计时器在打C点时,物体的瞬时速度vc=________m/s;该物体的加速度a=________m/s2。(结果保留两位有效数字)
【答案】②④⑦
【解析】(1)在本实验中不需要测量小车或砝码的质量因此不需要天平,电磁打点计时器使用的是低压交流电源,因此低压直流电源本实验中不需要,同时打点计时器记录了小车运动时间,因此不需要秒表,所以选②④⑦。
(2)为每相邻两计数点间还有4个打点,所以相邻的计数点之间的时间间隔为T,根据中间时刻速度等于一段过程中的平均速度可求出某点的瞬时速度得:,根据逐差法:,可得:。
《利用电磁打点计时器研究匀变速直线运动》的实验中,如图所示是某同学“研究物体做匀变速直线运动规律”实验时得到的一条纸带(实验中打点计时器打点时间间隔T=),依照打点的先后顺序取计数点为1、2、3、4、5、6、7,相邻两计数点间还有4个点未画出,测得:s2=,s3=。
=__________m/s;(保留两位有效数字)
(保留两位有效数字)
【答案】
【解析】a、由于中间还有四个点没有画出,所以相邻两个计数点之间的时间间隔是,
利用中点时刻的速度等于平均速度可知
利用可解的:
故本题答案是:
16.(1)目前实验室里用的打点计时器所接的电源均为频率为50Hz的____电源(填“交流”或“直流”),,则每相邻两个计数点之间的时间间隔为____秒.
(2)一位同学在实验室用打点计时器研究物体做自由落体运动的实验,有下列器材可供选择:铁架台、电火花打点计时器及墨粉纸盘、重锤、纸带若干、220V交流电源、天平、秒表.
其中不必要的两种器材是:_____,缺少的一种器材是:_____.
【答案】交流天平和秒表刻度尺
【解析】(1)目前实验室里用的打点电计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种,它们的工作原理基本一样,所接的电源均为频率为50Hz,电磁打点计时器使用低压交流电源,电火花计时器使用220V交流电,均是每秒打一次点,若每5个点为一个计数点,则每两个计数点之间的时间间隔为。
(2)实验要测量重力加速度,根据公式△x=aT2,需要毫米刻度尺测量位移;
而自由落体的加速度与质量无关,故不需要天平称质量;打点计时器按照固定的打点,不需要秒表测量时间。故不需要天平、秒表,缺少毫米刻度尺。
,电源频率,在纸带上打出的点中,选出零点,每隔个点取个计数点,因保存不当,纸带被污染,零点未画出,如图所示,、、、是依次排列的个计数点,仅能读出其中个计数点到零点的距离:,、
根据以上信息回答:
(1)某同学在研究小车运动实验中,接通电源与释放纸带(或物体),这两个操作时刻的关系应当是__
,,后接通电源

(2)电磁打点计时器的工作电压是:__________________;
(3)相邻两个计数点的时间间隔为________;
(4)打点时物体的速度大小为_____________(取位有效数字);
(5)设之间的距离为,之间的距离为,相邻计数点之间的时间间隔为,则物体加速度的表达式为______________________(用XCD、和表示)
【答案】A;低压流电;;;
【解析】(1)实验操作时,用将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再释放纸带,故A正确,BCD错误。
(2)电磁打点计时器的工作电压是4-6V的低压交流电源。
(3)打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点,则相邻两计数点的时间间隔为:T。
(4)根据间的平均速度等于点的速度得:
(5)根据逐差法可得加速度的表达式为:。
18.(1)在做探究匀变速直线运动的实验中,给你以下器材:打点计时器与纸带(包括低压交流电)、复写纸、秒表、小车、钩码、细绳、,还需要增加的器材是__
(2)如图所示为实验室常用的两种计时器,其中甲装置用的电源是(_______)


-6V
-6V
(3)下图是用纸带拖动小车用打点计时器测定匀变速运动的加速度打出的一条纸带A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的记数点,相邻计数点间的时间间隔为。求:打点计时器打下B点时小车的瞬时速度vB=____m/s;小车的加速度a=____m/s2
【答案】秒表;刻度尺;A;;;
【解析】(1)本实验打点计时器记录了小车运动时间,因此不需要秒表,为了得到小车的运动规律,还需要刻度尺来测量计数点之间的距离,用来计算速度和加速度,所以需要刻度尺;
(2)电火花打点计时器使用的是220V的交流电源,而电磁打点计时器使用4-6V的交流电源,故A正确;
(3)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小
根据纸带上的数据得出相邻的计数点间位移之差相等,即△x=4mm,
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2,有:
。
,获取了一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。由于粗心,该同学只测量了一部分相邻的两个计数点之间的距离。如图,求:
(1).其中6号计数点的瞬时速度的大小v6=__________m/s.(保留三位有效数字)
(2).利用逐差法处理数据,计算出滑块的加速度a=__________m/s2.(保留三位有效数字)
【答案】
【解析】(1)每相邻两计数点间还有4个打点未标出,则周期T;根据时间中点的速度等于该过程中的平均速度:。
(2)根据匀变速直线运动的推论,结合逐差法,可得滑块的加速度为:。
“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,电火花计时器接220V、50Hz交流电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表:
(1)(1)根据表中给出的数据,以A点对应的时刻为t=0,试在图坐标系中合理选择好标度,作出v-t图象_______。根据图象求出打G点时物体的速度v=______m/s;(保留两位有效数字);
(2)当时电网中交变电流的频率变为49Hz电压变为210V,但该同学并不知道,那么做实验的这个同学测得的物体加速度的测量值与实际值相比_______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(~)偏大
【解析】(1)作出v-t图象如图所示,注意尽量使描出的点落到直线上,不能落到直线上的点尽量让其分布在直线两侧.
由速度-时间图象的斜率表示加速度,得:所以
(2),当交流电的频率小于50Hz时,打点时间间隔T变大,大于,如果仍按50Hz计算,计算所用的时间小于真实时间,则测量的速度的数值比真实的速度数值偏大。