2020高中物理 每日一题之快乐暑假 第16天 实验：探究小车速度随时间变化的规律新人教版

2020高中物理 每日一题之快乐暑假 第16天 实验：探究小车速度随时间变化的规律新人教版

第16天 实验：探究小车速度随时间变化的规律 考纲要求：Ⅱ 难易程度：★★★☆☆‎ 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，‎ ‎（1）下列说法正确的是_________。‎ A．打点计时器不一定要使用交流电 B．在释放小车前，小车应紧挨在打点计时器旁 C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车 D．打点计时器工作电压一定是6 V交流电 ‎（2）某次实验中得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个计时点取一个点作为计数点，分别标作0、1、2、3、4。量得2、3两计数点间的距离s3=‎30.0 mm，3、4两计数点间的距离s4=‎48.0 mm，则小车在打3计数点时的速度为__________m/s，小车的加速度为__________m/s2。‎ ‎【参考答案】（1）BC （2）0.39 1.8‎ ‎【试题解析】（1）打点计时器一定要使用交流电，A错误；在释放小车前，小车应紧挨在打点计时器旁，B正确；应先接通电源，待打点计时器开始打点（打点稳定）后再释放小车，C正确；电磁打点计时器工作电压是4~6 V交流电，D错误。‎ ‎（2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程的平均速度，可得打计数点3时小车的速度，根据逐差法可得小车的加速度a= =m/s2=‎1.8 m/s2。‎ ‎【知识补给】‎ 纸带数据的处理 纸带上的点迹包含着直线运动过程中的丰富信息，通过数点就可以得到时间，用刻度尺直接测量就可以得到位移，通过计算，一般还能得到瞬时速度和加速度。‎ ‎（1）计算瞬时速度常用到的规律是：匀变速直线运动中某过程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。‎ 7‎ ‎（2）计算匀变速直线运动的加速度，常用逐差法公式Δx=aT2‎ 设两段相邻的相等时间间隔（T）内的位移分别为x1、x2，则由运动学公式有x1=v0T+aT2，x2=v1T+aT2，联立可得Δx=x2–x1=（v1–v0）T=aT2，这里的T不必一定取打点周期或计数点间时间间隔，而应结合具体情境进行选取，一般来说应使所选取的范围尽量大，以减小误差。‎ 对两段不相邻，但等时间间隔（T）的位移xn、xm（xn、xm之间的时间间隔为（m–n–1）T），由运动学公式有xn=vn–1T+aT2，xm=vm–1T+aT2，联立可得xm–xn=（vm–1–vn–1）T=（m–n）aT2。‎ 在探究小车速度随时间变化的规律的实验时，下列说法正确的是 A．在纸带上选取记数点，必须每5个点选取一个 B．在进行该探究实验时，应该让小车的加速度尽量小些 C．在利用速度–时间图象处理实验数据时，应选取间隔较远的两点由加速度的定义式计算加速度的大小 D．在进行该探究实验时，电磁打点计时器可用低压直流电源 在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，下列说法中正确的是 A．通过调节，应使小车、纸带、拉线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纸带，打完点要先断开电源后取纸带 D．钩码的质量越大越好 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50 Hz）得到如图所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是 A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．相邻两个计数点间的时间间隔为0.1 s C．可表示出最接近计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50‎ 7‎ ‎ Hz，记录小车做匀变速运动的纸带如图所示，在纸带上选择标为0~5的6个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出。纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零点跟0计数点对齐，由图可以读出1、3、5三个计数点跟0点的距离d1、d3、d5，填入表格中。‎ 计算打计数点2时小车的速度为_________m/s，打计数点4时小车的速度为_________m/s；小车的加速度是____________m/s2。‎ 在测定匀变速直线运动的加速度实验中，如图为接在周期T=0.02 s低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，每5个计时点取1个计数点，但第3个计数点没有画出。由图中的数据可得：（计算结果均保留两位小数）‎ ‎（1）该物体的加速度为_________m/s2。‎ ‎（2）第3个计数点与第2个计数点的距离约为________cm。‎ ‎（3）打第2个计数点时该物体的速度约为__________m/s。‎ 实验中，如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s。‎ ‎（1）根据纸带可判定小车做________运动。‎ ‎（2）根据纸带计算各点瞬时速度：vD=_______m/s，vC=_______m/s，vB=_______m/s。在如图乙所示坐标中作出小车的v–t图线。小车的加速度a=________。‎ 7‎ ‎（3）将图线延长与纵轴相交，交点对应的速度的物理意义是_____________________。‎ 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50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 7‎ 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”）。‎ ‎【参考答案】‎ 应先接通电源后释放纸带，打完点后，应先断开电源后取纸带，C正确。如果实验中加速度过大，会导致打出的点非常少，不利于我们研究，所以钩码的质量不是越大越好，D错误。‎ BC 在“研究匀变速直线运动”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，故选项A错。B点为A与C点的中间时刻，有vB＝，故选项C对。由于相邻两计数点之间还有4个点没有画出，所以时间间隔为0.1 s，故选项D错，B对。‎ ‎1.20 5.40 12.00 0.21 0.33 0.6‎ 按刻度尺的读数规则读数，要估读到最小刻度的下一位，d1、d2、d3分别读得‎1.20 cm、‎5.40 cm、‎12.0 cm，可得打计数点2时小车的速度为，打计数点4时小车的速度为；由逐差法可得a==‎ 7‎ m/s2=‎0.6 m/s2。‎ ‎（1）0.74 （2）4.36 （3）0.40‎ ‎（1）由匀变速直线运动的推论xm–xn=（m–n）at2，得a==m/s2=‎0.74 m/s2。‎ ‎（2）设第3个计数点与第2个计数点的距离为x2，由，得。‎ ‎（3）打计数点1和计数点2过程的中间时刻，物体的速度，则打计数点2时物体的速度。‎ ‎（1）匀加速直线 （2）3.90 2.64 1.38 如图 ‎12.6 m/s2 （3）小车经过A点的速度 ‎（1）根据∆x=aT2，由纸带数据可知∆x=‎12.6 cm，可判断小车做匀加速直线运动。‎ ‎（1）AC （2）C点的横坐标为3T，纵坐标为 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 7‎ ‎（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 ‎ ‎【点睛】本题考查了速度与与时间得关系，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得关系。‎ 7‎