【精准解析】2021学年高中物理人教版必修第一册训练：第2章+1+实验：探究小车速度随时间变化的规律

-1-第二章1请同学们认真完成[练案5]合格考训练(25分钟·满分60分))一、选择题(本题共4小题，每题8分，共32分)1．某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是(A)A．每隔9个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.2sB．每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.04sC．只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域D．只研究纸带前端较密的几个点所在区域解析：每隔9个点取一个计数点，计数点时间间隔为T＝0.02×10s＝0.2s，A对；每隔2个点取一个计数点，计数点时间间隔为T′＝0.02×3s＝0.06s，B错；依据长度越长时，测量误差越小，因此在处理纸带时，需要选取计数点，使得测量间距较大，从而提高测量的精确度，C、D错，选A。2．(多选)(2020·云南曲靖一中期中考试)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是(AC)A．通过调节，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上B．坐标轴单位长度越小越好C．开始前要先接通电源后松开纸带，打完点要先断开电源后取纸带D．槽码的质量越大越好解析：实验中调节定滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条直线上，可以减小摩擦，A正确；要适当地选取坐标轴的单位长度使图像尽量分布在较大的坐标平面内，B错误；开始前要先接通电源后松开纸带，这样可以使实验效果更好，打完点要先断开电源后取纸带，C正确；槽码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误。3．(多选)在实验过程中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是(ACD)A．选取记数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长铝板做实验解析：用计数点的方法，利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算可减小测量误差；选用各处平整程度、光滑程度相同的长铝板做实验可以减小因速度变化不均匀带来的误差。4．(多选)在实验中，利用纸带上的数据和第一章的方法得出各计数点的瞬时速度后，以-2-速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示。在直角坐标系上一共描出了10个点。下列思考有道理的是(BD)A．这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v－t图像不可能为一条直线，而应为一条平滑的曲线B．这10个点中有8个点虽然不在一条直线上，但它们紧挨在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远C．在8个点当中只有4个点能画在一条直线上(A、D、G、I)，有六个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律D．与直线偏差较小的点(C、E、H、J)可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点(B、F)则可能是实验中出现错误造成的解析：考虑有误差，才不可能在一直线上，若理想化，这些点将都在一直线上，A、C错误，B、D正确。二、非选择题(本题共2小题，共28分)5．(13分)某同学用如图甲所示的实验装置探究物体的速度与时间的关系：(1)电磁打点计时器接__低压交流__(填“低压直流”“低压交流”或“220V”交流)电源。(2)实验时，使小车靠近打点计时器，先__接通电源__再__放开小车__。(填“接通电源”或“放开小车”)(3)若所接电源的频率是50Hz，则每隔__0.02__秒打一个点。(4)图乙是绘出的小车速度—时间关系图线，根据图线求出小车的加速度为a＝__0.682__m/s2。(保留三位有效数字)解析：(1)电磁打点计时器接低压交流电源。(2)实验时，小车靠近打点计时器，先接通电源再放开小车。(3)若所接电源的频率是50Hz，则每隔0.02s打一个点。-3-(4)在v－t图像中图线的斜率表示加速度，即a＝ΔvΔt＝0.682m/s2。6．(15分)(2019·北京市西城实验中学高一上学期期中)(1)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，按照实验进行的先后顺序，将下列步骤的代号填在横线上__DBAFEGC__。A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车的后面B．把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路C．换上新的纸带，再重复做两次D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码G．断开电源，取下纸带(2)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个打印点未画出；①试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表，要求保留3位有效数字vB＝__0.400m/s__；vF＝__0.721m/s__。vBvCvDvEvF数值(m/s)—0.4790.5600.640—②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。③由所画速度—时间图像求出小车加速度为__0.80__m/s2。解析：(1)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，应先把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，然后把打点计时器固定在长木板的没有滑轮的一端，并连好电路，再把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面，把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码，使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动，断开电源，取出纸带，最后换上新的纸带，再重做两次。根据上面的过程可知步骤为：DBAFEGC；-4-(2)①B点的瞬时速度为：vB＝xAC2T＝0.0362＋0.04380.2m/s＝0.400m/sF点的瞬时速度为：vF＝xEG2T＝0.0680＋0.07620.2m/s＝0.721m/s②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线，如图所示。③由所画速度－时间图像，在图线上取一点(0.4，0.64)，结合图线的斜率知，a＝ΔvΔt＝0.64－0.320.4m/s2＝0.80m/s2。等级考训练(15分钟·满分40分))一、选择题1．(8分)在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下计数点序号123456计数点对应的时刻(s)0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度(cm/s)44.062.081.0100.0119.0138.0为了计算加速度，合理的方法是(C)A．根据任意两计数点的速度用公式a＝Δv/Δt算出加速度B．根据实验数据画出v－t图像，量出其倾角，由公式a＝tanα求出加速度C．根据实验数据画出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＝Δv/Δt算出加速度D．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解析：方法A偶然误差较大；方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大；只有利用实验数据画出对应的v－t图像，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。-5-由于在物理图像中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图像，方法B是错误的；正确的方法是根据图像找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a＝Δv/Δt算出加速度，即方法C正确。二、非选择题(本题共2小题，共32分)2．(15分)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率是50Hz，在实验中得到一条点迹清晰的纸带，他把某一点记作O，再依次选6个点作为计数点，分别标以A、B、C、D、E和F，如图甲所示。(1)如果测得C、D两点相距2.70cm，D、E两点相距2.90cm，则在打D点时小车的速度是__1.4__m/s。(2)该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在v－t坐标系中已描好点，请在图乙中作出小车的v－t图像，并求出小车的加速度a＝__5__m/s2。答案：(2)见解析图解析：(1)vD＝xCD＋xDE2T＝0.027m＋0.029m0.04s＝1.4m/s。(2)如图所示，a＝ΔvΔt＝5m/s2。3．(17分)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm。那么：(1)在打点计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1＝__16.50__cm/s，v2＝__21.40__cm/s，v3＝__26.30__cm/s，v4＝__31.35__cm/s，v5＝__36.30__cm/s。(2)在平面直角坐标系中作出v－t图像。(3)分析小车运动速度随时间变化的规律。答案：(2)如图所示(3)速度随时间均匀增加-6-解析：(1)显然，两相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s。对应各点的速度分别为：v1＝x1＋x22T＝1.40＋1.902×0.1cm/s＝16.50cm/sv2＝x2＋x32T＝1.90＋2.382×0.1cm/s＝21.40cm/sv3＝x3＋x42T＝2.38＋2.882×0.1cm/s＝26.30cm/sv4＝x4＋x52T＝2.88＋3.392×0.1cm/s＝31.35cm/sv5＝x5＋x62T＝3.39＋3.872×0.1cm/s＝36.30cm/s(2)利用描点法作出v－t图像，如图所示。(3)小车运动的v－t图像是一条倾斜的直线，它们成“线性关系”，说明速度随时间均匀增加。