实验：探究小车速度随时间变化的规律-专题卷-(全国通用)

物理二轮实验：探究小车速度随时间变化的规律专题卷（全国通用）1．（2018·北京卷）用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……。d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有和（填选项前的字母）。A．电压合适的50H交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平（含砝码）（2）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v–t图象。（3）观察v–t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是。v–t图象斜率的物理意义是。（4）描绘v–t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对△t的要求是（选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的△x大小与速度测量的误差（选填“有关”或“无关”）。学/-（5）早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。【答案】（1）AC（2）如图所示（3）小车的速度随时间均匀变化加速度（4）越小越好有关（5）如果小球的初速度为0，其速度，那么它通过的位移x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化【解析】（1）打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。故需要的仪器选AC。（2）利用所给点迹描点连线，得图象如图所示。其中C点的横坐标为3T，纵坐标为。（3）结合图象可以看出小球速度随时间均匀变化，所以小球做匀加速运动，图象的斜率代表了运动时【点睛】本题考查了速度与时间的关系，速度没有办法直接测量，所以要利用物理关系转化，转换成我们能够测量的量，然后在来验证速度与时间的关系。2．（2017·新课标全国Ⅰ卷）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）（1）由图（b）可知，小车在桌面上是（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为m/s，加速度大小为m/s2。（结果均保留2位有效数字）【答案】（1）从右向左（2）0.190.0373．（2017·新课标全国Ⅱ卷）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t；③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，v表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出v；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出v–∆t图，如图（c）所示。完成下列填空：（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v与vA、a和∆t的关系式为v=。（2）由图（c）可求得，vA=cm/s，a=cm/s2。（结果保留3位有效数字）【答案】（1）12Avat（2）52.115.816.84．（2016·海南卷）某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50H。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：（1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为m/s。在打出D点时，物块的速度大小为m/s；（保留两位有效数字）（2）物块的加速度大小为m/s2。（保留两位有效数字）【答案】（1）0.560.96（2）2.05．（2016·天津卷）某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。（1）实验中必要的措施是。A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力（2）他实验时将打点计时器接到频率为50H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）。s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，s6=7.64cm。则小车的加速度a=m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB=m/s。（结果均保留两位有效数字）【答案】（1）AB（2）0.800.40【解析】（1）实验时，细线必须与长木板平行，以减小实验的误差，A正确；实验时要先接通电源再6．（2018·山东省临沂市第十九中学）甲、乙两同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动小车的运动情况。（1）甲同学实验装置如图（a）所示，打点计时器的工作频率为50H。纸带上计数点的间距如图（b）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。则：①部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带B．接通电源，打点计时器工作C．放开小车D．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连E．把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔学-上述实验步骤的正确顺序是：（用字母填写）。②图（b）中打A点时小车运动的速度vA=m/s；③图（b）中小车运动的加速度a=m/s2。④若电源频率低于50赫兹时，仍按相邻两个计数点时间间隔为0.10s计算，则测出小车的加速度（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）．（2）乙同学“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带如图（c）所示，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点．加速度大小用a表示．图（d）是根据实验数据绘出的x-t2图线（x为各计数点至同一起点的距离），斜率表示（用a表示），其大小为m/s2（结果均保留两位有效数字）．图（c）图（d）【答案】（1）①EDBCA②0.34③0.39④偏大（2）0.47【解析】（1）①先连接实验器材，后穿纸带，再连接小车，最后打点并选择纸带进行数据处理；故答案为：EDBCA；④当电源频率低于低于50H时，实际打点周期将变大，根据运动学公式得：真实的加速度值就会偏小，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大；（2）由图象及题意可知，物体做初速度为零的匀变速直线运动，则，所以x−t2图象的斜率，由图象可知。7．某同学在研究被重物牵引的小车速度随时间变化的关系的实验中得到一条纸带，如图所示O、A、B、C、D、E、F是纸带上的七个计数点，每相邻两个计数点间还有四个点没有画出，用x1、x2、x3、x4、x5、x6表示相邻两个计数点间的距离，在纸带的上方用毫米刻度尺测量计数点间的距离（零刻度线与O点对齐），已知打点计时器电源频率为50H，则打下A、B两点的时间间隔为s，B点读数为cm；可计算出C、D两点间的距离x4=cm；B点对应的速度大小是m/s，OF段的平均速度为m/s，小车运动的加速度a=m/s2。（计算结果均保留两位有效数字）【答案】0.100.800.900.0600.0800.20【解析】打点计时器的打点周期为0.02s，相邻计数点间有四个点，则A、B两点的时间间隔T=0.10s；B点的读数为0.80cm；C、D两点间的距离x4=(2.40–1.50)cm=0.90cm；B点对应的速度大小为21.2010m/s0.060m/s20.20ACBxvT；OF段的平均速度24.8010m/s0.080m/s60.60OFxvT；由逐差法可得小车运动的加速度220.20m/s9CFOCxxaT。8．（2018·天津市河西区）某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，他将打点计时器接到频率为50H的交流电源上，实验时得到一条纸带如下图，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E。测量时发现B点已模糊不清，他只测得AC长为，CD长为，DE长为。（1）为了探究匀变速直线运动的规律，该同学所取的计时点个数（填字母序号）。A．偏少B．偏多C．合适（2）若小车是做匀变速直线运动，由该同学所测的实验数据，请你帮他求出：小车的加速度a=m/s2，A点时小车的瞬时速度。（计算结果保留三位有效数字）【答案】（1）A（2）2.580.470过程中的平均速度，得：，根据匀变速直线运动速度时间公式得：，解得：。【点睛】根据匀变速直线运动的推论公式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C点时小车的瞬时速度大小，再根据求出A点的瞬时速度大小。9．某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带．他已在每条纸带上按每5个点取好一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5。由于不小心，几条纸带都被撕断了，如图所示。根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：ABCD（1）B、C、D三段纸带中从纸带A上撕下的应该是。（2）打纸带A时，物体的加速度大小是m/s2。（3）打计数点4时，对应的物体速度大小为m/s。【答案】（1）C（2）0.6（2）0.5110．（2018·山东省青州市）探究匀变速运动规律时，老师取出一条点迹清晰的实验纸带，按照打点顺序，以开始运动时刻为起点，每5个剪下来一条短纸带，然后把纸带下端对齐，依次摆放在x轴上，如图所示，已知打点计时器使用交流电源的频率是50H，（1）每条纸带对应的运动过程对应的时间间隔为t=s；学；（2）运动开始后t=0.05s时刻，小车的瞬时速度为v=m/s（计算结果保留两位有效数字）；（3）结合坐标中的数据信息，可得小车加速度大小是（计算结果保留两位有效数字）。【答案】（1）0.1（2）2.1（3）0.13【点睛】此题中处理纸带的方法中，纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比，还等于各段纸带中间时刻的速度之比，即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比。11．图中装置可用来探究物块的运动情况，细线平行于桌面，遮光片的宽度为d，两光电门之间的距离为s，让物块从光电门A的左侧由静止释放，分别测出遮光片通过光电门A、B所用的时间为tA和tB，用遮光片通过光电门的平均速度表示遮光片竖直中线通过光电门的瞬时速度。（1）利用实验中测出的物理量符号，写出物块运动的加速度a=。（2）遮光片通过光电门的平均速度（填“大于”、“等于”或“小于”）遮光片竖直中线通过光电门的瞬时速度，由此会产生误差，请写出一种减小这一误差的方法。答：。【答案】（1）22211()2BAdstt（2）小于减小遮光片的宽度【解析】（1）时间极短时，可用平均速度表示瞬时速度，故通过A的速度