教科版高中物理必修第一冊第二章勻變速直線運動的規(guī)律1勻變速直線運動的研究練習(xí)含答案

第二章勻變速直線運動的規(guī)律1勻變速直線運動的研究基礎(chǔ)過關(guān)練題組一實驗原理及實驗過程1.(2024山西大同期末)兩實驗小組的同學(xué)分別做“探究小車的速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗。(1)甲組同學(xué)從實驗室已經(jīng)領(lǐng)取了以下器材:一端裝有定滑輪的長木板、小車、紙帶、鉤碼、輕細(xì)繩、6V交流電源。為了完成本實驗,還須從圖中選取部分實驗器材,其名稱分別為、。

(2)乙組同學(xué)另外從實驗室領(lǐng)取了一套器材,他們所選用的計時器為電火花打點計時器,使用電火花打點計時器時的基本步驟如下:A.當(dāng)紙帶完全通過電火花打點計時器后,及時關(guān)閉電火花打點計時器;B.將電火花打點計時器插頭插入相應(yīng)的電源插座;C.把電火花打點計時器固定在長木板上,將紙帶從墨粉紙盤下面穿過打點計時器;D.接通開關(guān),聽到放電聲,立即釋放紙帶。上述步驟正確的順序是(按順序填寫步驟前的字母)。

2.(2024遼寧大連育明高中期中)在探究小車做勻變速直線運動的規(guī)律的實驗中(1)甲同學(xué)的方案是采用打點計時器來記錄小車的時間和位移。關(guān)于打點計時器的使用,下列說法正確的是。

A.在測量小車速度時,先讓小車運動,后接通打點計時器的電源B.電磁打點計時器和電火花打點計時器可以使用同樣的電源C.使用的電源頻率越低,打點的時間間隔就越大D.紙帶上打的點越密,說明小車運動得越快(2)乙同學(xué)的方案是運用DIS實驗的位移傳感器測定小車運動規(guī)律,圖甲為該實驗裝置圖,固定在小車上的發(fā)射器不斷地向接收器發(fā)出短暫的超聲波脈沖和紅外線脈沖,從而測量物體運動的一些物理量,圖甲中軌道左低右高。圖乙是通過傳感器、數(shù)據(jù)采集器,再經(jīng)過計算機來繪制的小車運動的速度-時間圖像。由該圖像可以求出小車加速度的大小為a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);小車是(選填“向左”或“向右”)運動。

題組二數(shù)據(jù)處理及誤差分析3.(多選題)在用打點計時器探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中,下列關(guān)于作v-t圖像的說法正確的是()A.只要確定了v-t圖像中的兩點,就可以得到小車運動的v-t圖像,因此,實驗只需要測出兩組數(shù)據(jù)B.作v-t圖像時,所取的點越多,圖像就越準(zhǔn)確C.作出的v-t圖線應(yīng)該通過所有的點,圖線曲折也可以D.對于偏離直線較遠的點,說明誤差太大,應(yīng)舍去4.用打點計時器研究小車速度隨時間的變化規(guī)律,得到如圖所示的一條紙帶:(1)小車做直線運動。(選填“勻速”或“變速”)

(2)打點計時器接電源(選填“交流”或“直流”)。已知交流電源的頻率是50Hz,則A、B兩點間的時間間隔為s。

(3)測得AB=7.6cm,BC=9.7cm,則打B點時小車的瞬時速度為m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

5.(2024山東濰坊昌邑文山中學(xué)月考)用電磁打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中,打點計時器的工作頻率為50Hz,如圖甲所示是一次記錄小車運動情況的紙帶,圖中A、B、C、D、E、F、G為連續(xù)的計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。(1)根據(jù)運動學(xué)有關(guān)公式可求得vB=16.50cm/s,vC=cm/s,vD=26.30cm/s;

(2)利用求得的數(shù)值在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出小車的v-t圖線(以打下A點為計時起點),并根據(jù)圖線求出小車運動的加速度a=m/s2;(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(3)將圖線延長與縱軸相交,交點的縱坐標(biāo)是cm/s,此速度的物理意義是。

6.(2024江西宜春上高二中學(xué)月考)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中:(1)某同學(xué)進行了以下實驗操作,其中有誤的步驟是。

A.將電火花打點計時器固定在長木板的一端,并接在220V交流電源上B.將紙帶固定在小車尾部,并穿過打點計時器的限位孔C.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過定滑輪,另一端連接重量適當(dāng)?shù)你^碼D.拉住紙帶,將小車移到靠近打點計時器的一端后,放開紙帶,再接通電源(2)在實驗中得到一條如圖所示的紙帶,已知電源頻率為50Hz,相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.1s,測量出x5=4.44cm、x6=4.78cm,則打下F點時小車的瞬時速度v=m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(3)若實驗時電源頻率大于50Hz,但該同學(xué)仍按50Hz進行計算,則打下F點時小車的實際速度(填“大于”“小于”或“等于”)測量速度。

能力提升練題組一實驗原理及實驗過程1.(2023四川涼山寧南中學(xué)月考)某一學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想通過打點計時器在紙帶上打出的點跡來探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,實驗裝置如圖所示。(1)常見的打點計時器有兩種:和,它們使用的都是電源(填“直流”或“交流”),當(dāng)電源頻率為50Hz時,每隔s打下一個點。

(2)關(guān)于本實驗,下列說法正確的是。

A.釋放紙帶,同時接通電源B.先接通電源,后釋放紙帶C.先釋放紙帶,后接通電源D.紙帶上的點跡越密集,說明小車運動的速度越大(3)要測量小車的速度,除打點計時器(含所用電源、紙帶、墨粉紙盤)外還必須使用的測量工具是。

題組二數(shù)據(jù)處理及誤差分析2.(2024河南大學(xué)附中實驗學(xué)校月考)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中,某同學(xué)得到一條用電火花打點計時器打下的紙帶如圖甲所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點,每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點圖中沒有畫出,電火花打點計時器接220V、50Hz交流電源。他經(jīng)過測量并計算得到電火花打點計時器在打B、C、D、E、F各點時小車的瞬時速度如表所示:對應(yīng)點BCDEF速度/m·s-10.1410.1850.2200.2540.301(1)設(shè)電火花打點計時器的打點周期為T,計算vF的公式為vF=;

(2)根據(jù)(1)中得到的數(shù)據(jù),以打下A點的時刻為計時起點,試在圖乙所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度,作出v-t圖像;(3)求得小車的加速度a=m/s2;(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(4)如果電源電壓實際是210V,而做實驗的同學(xué)并不知道,那么加速度的測量值與實際值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

題組三實驗方案拓展與創(chuàng)新3.(2024河北石家莊二中月考)某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用如圖甲所示的滴水法測量一小車在斜面上運動時的加速度。調(diào)節(jié)滴水計時器,使其每0.2s滴一滴水;放開小車后,得到如圖乙所示的水痕,用刻度尺量出相鄰點之間的距離是x01=1.40cm,x12=2.15cm,x23=2.91cm,x34=3.65cm,x45=4.41cm,x56=5.15cm。試問:(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的原理類似;

(2)由數(shù)據(jù)可得水痕4對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v4=m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

4.(2024廣東廣州四中月考)光電計時器是物理學(xué)中常用的一種研究物體運動情況的計時儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示。a、b分別為光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過時,光電計時器就可以顯示出物體的擋光時間,這樣就可以將物體通過光電門的平均速度視為其通過光電門的瞬時速度。如圖乙所示,氣墊導(dǎo)軌上安裝有A、B兩個光電門,導(dǎo)軌上有一滑塊,滑塊上裝有寬度為d的遮光片?，F(xiàn)使滑塊從某一位置開始以恒定的加速度滑動,并依次通過光電門A、B,光電計時器記錄的時間分別為t1、t2,并測得遮光片從光電門A運動到光電門B所用的時間Δt。(1)在實驗中,為了更準(zhǔn)確地測得滑塊通過光電門的速度,應(yīng)選用較(填“寬”或“窄”)的遮光片;

(2)由題可知,遮光片通過光電門A時的速度表達式v1=,通過光電門B時的速度表達式v2=;

(3)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運動的加速度的表達式a=(用v1、v2及題干中記錄的時間字母表示)。

5.如圖甲所示,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。某同學(xué)用打點計時器記錄小車的運動情況,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(yīng)的時間間隔為0.02s。甲乙(1)計算打點計時器打出點2、3時小車的速度大小,填入表中。計數(shù)點序號速度vn/(m·s-1)1v1=0.752v2=

3v3=

4v4=0.455v5=0.35(2)在平面直角坐標(biāo)系中作出小車在薄布上運動的v-t圖像。(3)求出小車在玻璃板上的運動速度大小。

答案與分層梯度式解析第二章勻變速直線運動的規(guī)律1勻變速直線運動的研究基礎(chǔ)過關(guān)練1.答案(1)電磁打點計時器刻度尺(2)CBDA解析(1)電火花打點計時器使用的是220V的交流電,電磁打點計時器使用的是6V的交流電,所以應(yīng)選擇電磁打點計時器,實驗中還需要刻度尺測量計數(shù)點間的距離;(2)實驗時,應(yīng)先安裝裝置,然后接通電源,釋放紙帶,實驗完畢整理器材,所以順序為CBDA。2.答案(1)C(2)1.2向右解析(1)為了更好地利用紙帶,在用打點計時器,測量物體速度時,應(yīng)先接通打點計時器的電源,后讓小車運動,A錯誤;電磁打點計時器使用6V交流電源,而電火花打點計時器使用220V交流電源,B錯誤;使用的電源頻率越低,打點的時間間隔就越大,C正確;紙帶上打的點越密,說明物體運動得越慢,D錯誤。(2)利用圖像的斜率可知a=|k|=2.4-02.0m/s2=1.2m/s2,由于小車做減速運動,3.BD作v-t圖像時,選取的點越多,作出的圖像就越準(zhǔn)確,誤差較大的點應(yīng)舍去,B、D正確。4.答案(1)變速(2)交流0.04(3)2.2解析(1)依據(jù)紙帶可知,相鄰兩點間的距離不相等,則紙帶做變速直線運動。(2)打點計時器接交流電源。相鄰兩計時點間的時間間隔為T=1f=0.02s,則A、B兩點間的時間間隔tAB=2×0.02s=0.(3)打B點時小車的瞬時速度vB=xACtAC5.答案(1)21.40(2)圖見解析0.50(3)11.50開始計時時小車的速度(即表示小車在A點的瞬時速度)解析(1)電磁打點計時器頻率是50Hz,每隔0.02s打一次點,根據(jù)題意可知,每相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點沒有畫出,因此相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T=5×0.02s=0.1s,根據(jù)勻變速直線運動中中間時刻的速度等于該過程中的平均速度可得vC=xBDtBD(2)描點作圖,用線平滑連接,如圖所示v-t圖像中圖線的斜率即加速度,所以a=k=ΔvΔt=0.365-0.1650.5-0.1m/s(3)將圖線延長與縱軸相交,交點的縱坐標(biāo)是11.50cm/s,此速度的物理意義是:開始計時時小車的速度(即表示小車在A點的瞬時速度)。6.答案(1)D(2)0.46(3)大于解析(1)應(yīng)先接通電源,后放開紙帶,故選項D錯誤。(2)打下紙帶上F點時小車的瞬時速度大小為v=x5+x62(3)若實驗時電源頻率大于50Hz,則相鄰計數(shù)點間的時間間隔T<0.1s,由F點的瞬時速度表達式v=x5+x能力提升練1.答案(1)電磁打點計時器電火花打點計時器交流0.02(2)B(3)刻度尺解析(1)常見的打點計時器有兩種:電磁打點計時器和電火花打點計時器,它們使用的都是交流電源。當(dāng)電源頻率為50Hz時,每隔0.02s打下一個點。(2)由于小車速度較大,且運動距離有限,打出的紙帶長度也有限,為了能在長度有限的紙帶上盡可能多地獲取間距適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)點,實驗時應(yīng)先接通電源,后釋放紙帶,故A、C錯誤,B正確;紙帶上的點跡越密集,說明小車運動的速度越小,故D錯誤。(3)除打點計時器(含所用電源、紙帶、墨粉紙盤)外還必須使用的測量工具是刻度尺,用于測量紙帶上點的間距。2.答案(1)d6-d410T(2)見解析圖(4)不變解析(1)兩個相鄰計數(shù)點的時間間隔t=5T=0.1s,則計算vF的公式為vF=d6(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù),利用描點法作出圖像如圖(3)v-t圖像中圖線斜率大小表示加速度大小,有a=ΔvΔt=0.340-0.1000.6m/s(4)如果電源電壓實際是210V,而做實驗的同學(xué)并不知道,但頻率不變,故打點的周期不變,不影響測量情況,故加速度的測量值與實際值相比不變。方法技巧描點連線要仔細(xì),不能連成折線,應(yīng)作一條直線,讓各點盡量落到這條直線上,偏離直線較遠的點應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)。3.答案(1)打點計時器(2)0.20解析(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的打點計時器原理類似。(2)水痕3、5間的平均速度可以代表水痕4的瞬時速度,則v4=x34+x4.答案(1)窄(2)dt1dt解析(1)用極短時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度,所以遮光片應(yīng)選擇較窄的。(2)根據(jù)平均速度等于瞬時速度,則通過光電門A時的速度v1=dt1,通過光電門B時