2023-2024学年高一物理人教版2019试题专题2.1实验探究小车速度随时间变化的规律

专题2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律【练】1．（2023秋·湖北鄂州·高一校联考期中）某探究小组的同学利用如图甲所示的装置“探究小车速度随时间变化的规律”，图乙是某次实验获取的一段纸带。请你根据题图回答以下问题：

（1）除了图甲中标出的器材外，还需要。A．弹簧测力计

B．刻度尺

C．天平

D．秒表（2）本次实验选择的打点计时器是图（选填“丙”或“丁”）中的计时器，该计时器的工作电压是（选填“直流电”或“交流电”）。

（3）根据图乙中记录的实验数据，可以推算出此次实验所用的刻度尺是。A．毫米刻度尺

B．厘米刻度尺（4）实验中打点计时器每隔0.02s打一个点，打出的纸带如图乙所示，则可大致判断出小车做（选填“匀速直线”或“匀变速直线运动”），这是因为。若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出，则打B点时小车的速度大小是m/s（计算结果保留两位有效数字），速度方向是（选填“从A向C”或“从C向A”）。【答案】B丁交流电A匀变速直线运动在连续相等时间间隔内位移差大致相等，满足0.40从C向A【详解】（1）[1]需要测量小车的位移及速度，打点计时器可测量时间，只需要测量位移，所以仅需要刻度尺，ACD错误，B正确。故选B。（2）[2]题图甲信息给出的本次实验用的是电火花计时器，因此打点计时器是图丁电火花计时器。[3]电火花计时器，它的工作电压是220V的交流电。（3）[4]根据题图乙中的数据，可知刻度尺的精确度是毫米，因此刻度尺是毫米刻度尺，A正确，B错误。故选A。（4）[5]计算出AB、BC、CD、DE、EF、FG相邻间的位移差分别是0.77cm、0.81cm、0.79cm、0.81cm、0.82cm，在误差允许范围内可认为相等，因此小车做匀变速直线运动。[6]因为小车的运动规律满足，所以小车做匀变速直线运动。[7]若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出，可知纸带上相邻两计数点的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打B点时小车的速度大小是[8]小车做加速运动，先打A点，因此速度方向是从C向A。2．（2023·全国·高一课堂例题）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，小车在桌面上是运动的。A．从右向左

B．从左向右（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，加速度大小为（结果均保留2位有效数字）【答案】A0.190.038【详解】（1）[1]小车运动过程中减速，相同时间内位移逐渐减小，由图判断小车从右向左运动，A正确，B错误。故选B。（2）[2]滴水计时器每30s滴落46个小水滴，则两水滴之间的时间间隔为，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可解得A点的瞬时速度大小为[3]由逐差法解得加速度为可知加速度大小为，方向与运动方向相反。3．（2023春·山东泰安·高二统考期末）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，实验装置如图1所示。

（1）下列说法中正确的是(填字母)。A．连接重物和小车的细线应与长木板保持平行B．长木板的一端必须垫高，使小车在不挂重物时能在木板上做匀速运动C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始（2）已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，图2是实验中打下的一段纸带。算出计数点3的速度大小为m/s，(保留两位有效数字)并在图3中标出，其余计数点1、2、4、5对应的小车瞬时速度大小在图3中已标出。

（3）作图并求得小车的加速度大小为m/s2(保留三位有效数字)。【答案】AC/CA0.74

1.53【详解】（1）[1]A．为使小车受到的合力不变，连接重物和小车的细线应与长木板保持平行，A正确；B．长木板的一端不需要垫高来平衡摩擦力，只要小车做加速直线运动即可，B错误；C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，带打点计时器打点稳定后，再释放小车，纸带会得到充分利用，记录较多的数据，减小实验误差，C正确；D．选择计数点时，要从第一个比较清晰的点开始选择计数点，可以不从纸带上第一个点开始，D错误。故选AC。（2）[2]已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，可得打点周期为由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打计数点3的速度大小为（3）[3]在图3中标出v3，作图如图所示。

[4]由速度时间图像的斜率表示加速度，可得小车的加速度大小为4．（2023·全国·高一课堂例题）下图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。（1）已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为s，（2）ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出A、B两点间距s=m，A、B两点间的时间间隔为s；C点对应的速度是m/s（计算结果保留三位有效数字），加速度为m/s2。【答案】0.020.00700.10.1000.200【详解】（1）[1]已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为（2）[2]从图中读出A、B两点间距s=0.70cm=0.0070m。[3]纸带上每两个相邻计数点间有四个点没有画出，A、B两点间的时间间隔为[4]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得C点对应的速度是[5]由，可得加速度为5．（2024·全国·高三专题练习）如图甲所示是运用DIS实验的位移传感器测定小车运动规律的实验装置图。（1）固定在小车上的发射器不断地向接收器发出短暂的超声波脉冲和红外线脉冲，从而测量物体运动的一些物理量。超声波脉冲红外线脉冲（填“快于”或“慢于”）。（2）图乙是通过传感器、数据采集器，再经过计算机所绘制的小车运动的速度−时间图像。由该图像可以求出小车加速度的大小为a＝m/s2；小车的运动方向是（选填“向左”或“向右”）运动。【答案】慢于1.2向右【详解】（1）[1]频率高于20000Hz的声波叫超声波，超声波是机械波，红外线是电磁波，因此超声波脉冲“慢于”红外线脉冲。（2）[2]由速度−时间图像的斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正、负表示加速度的方向，则有可知加速度的大小为1.2m/s2，负号表示加速度的方向与运动方向相反。

[3]小车加速度的方向与运动方向相反，小车做匀减速运动，可知小车“向右”运动。6．（2023春·云南怒江·高一校考期末）在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：（1）下列操作中正确的有；A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器

B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端C．应先释放小车，后接通电源

D．电火花计时器应使用低压交流电源（2）某同学用如图（a）所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为：①打点计时器打下C点时小车的速度大小为；②由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为。【答案】A【详解】（1）[1]A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，从而增加有效点的个数。故A正确；B．打点计时器应放在长木板远离滑轮的一端，这样释放小车后才有足够的有效点。故B错误；C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车。故C错误；D．电火花计时器应使用220V的交流电源，电磁打点计时器才应使用低压交流电源。故D错误。故选A。（2）[2]打C点时，小车的速度为BD两点之间的平均速度[3]小车的加速度，根据逐差法可得7．（2023·全国·高一课堂例题）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．先释放小车再接通电源B．先接通电源再释放小车C．将小车放在靠近打点计时器的一端D．将小车放在远离打点计时器的一端（2）他实验时将打点计时器接到频率为100Hz的电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有9个点，图中未画出）。

，，，，，，则小车的加速度a=（充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度m/s。（结果均保留两位有效数字）【答案】BC/CB0.800.40【详解】（1）[1]AB．实验时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，A错误，B正确；CD．为了充分利用纸带获取多的数据，应将小车放在靠近打点计时器的一端，C正确，D错误。故选BC。（2）[2]电源频率为100Hz，则打点计时器每隔0.01s打一个点，纸带上每相邻两个计数点间还有9个点，图中未画出，则知纸带上每相邻两个计数点间的时间间隔为T=0.01×10s=0.1s由运动学公式，可得小车的加速度[3]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打点计时器在打B点时小车的速度8．（2023·全国·高一专题练习）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，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个点没有画出），电火花计时器接220V、50Hz交变电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表：对应点BCDEF速度（m/s）0.1410.1850.2200.2540.301（1）设电火花计时器的打点周期为T，计算vF的公式为vF＝；（2）根据表中的数据，以A点对应的时刻为t＝0，在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v－t图像；（3）利用该图像求得小车的加速度a＝m/s2；（结果保留2位有效数字）（4）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（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。如果当时电网中交变电流的频率是f＝51Hz，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（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】0.40不变偏小【详解】（1）[1]电火花计时器接220V、50Hz交变电源。则有打点周期T=0.02s，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，则相邻两计数点的时间间隔为5T，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打F点时的速度公式为（2）[2]由题表中的数据在图乙所示坐标系中描点画图。如图所示。（3）[3]由v−t图像的斜率表示加速度，可得小车的加速度为

（4）[4]当电网中交变电流的电压变成210V，可交流电的频率没变，打点周期不变，则不会影响加速度的测量值，因此加速度的测量值与实际值相比不变。[5]电网中交变电流的频率是f＝51Hz时，由可知打点周期变小，测量时仍按T=0.02s计算，则测量值与实际值相比偏小。9．（2023秋·广东珠海·高一校考期中）小明与他的同伴进行探究小车的匀变速直线运动实验：（1）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：打点计时器、直流电源、纸带、毫米刻度尺、钩码和小车、一端附有定滑轮的长木板。小明看后觉得不妥，请你思考一下不妥之处是（2）小明在实验过程中正确的做法是A．先接通电源，后释放纸带B．释放纸带的同时接通电源C．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处D．使小车运动的加速度尽量小些（3）小明经过实验获得如图所示的纸带。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点A，然后按打点先后顺序每5个计时点取1个计数点，得到了A、B、C、D、E、F、G等几个计数点，测得x1=6.19cm，x2=6.60cm，x3=6.98cm，x4=7.39cm，x5=7.80cm，x6=8.20cm。打点计时器使用交流电的频率为50Hz。两计数点之间的时间间隔为T，则T=s，则打点计时器在打F点时小车的瞬时速度表达式为vF=，计算结果为vF=m/s（保留两位有效数字）。（4）小车加速度表达式为a=，计算结果为a=m/s2（保留两位有效数字）。【答案】直流电源应更换为交流电源AC/CA0.10.800.40【详解】（1）[1]打点计时器使用的是交流电源，小明取的是直流电源，此处不妥，应更换为交流电源。（2）[2]AB．先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放纸带，A正确，B错误；C．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，纸带的利用率较高，C正确；D．使小车运动的加速度适当大些，这样在纸带上相邻计数点间的间距会大些，位移测量误差会小些，D错误。故选AC。（3）[3]打点计时器使用交流电的频率为50Hz。两计数点之间的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s[4]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得，打点计时器在打F点时小车的瞬时速度表达式为[5]代入数据解得（4）[6]由匀变速直线运动的公式，可得小车加速度表达式为[7]代入数据解得10．（2023秋·浙江绍兴·高二校考期中）某次实验电磁打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的几个点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点。（1）使用的电源是（选填“交流8V”或“交流220V”）。（2）推测纸带的运动是加速运动还是减速运动？（3）在两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是。（4）B点的瞬时速度为。【答案】交流8V加速运动0.365m/s0.252m/s【详解】（1）[1]电磁打点计时器用的是低压交流电，电火花计时器用的220V的交流电，故选8V交流；（2）[2]相邻两点间的距离越来越大，说明物体在做加速运动；（3）[3]由题知，从A点开始每打五个点取一个计数点，故相邻计数点的时间为根据平均速度公式有（4）[4]B点的瞬时速度可以用AC间的平均速度来表示，故11．（2023秋·江苏盐城·高三阜宁县东沟中学校考开学考试）一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置进行编号。如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06m/s，v3＝m/s，v4＝0.18m/s，v5＝m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度－时间图像（保留描点痕迹）；根据图像可求出加速度a＝m/s2。（结果保留两位有效数字）【答案】0.120.240.12【详解】[1][2]由题图知得则[3]根据各点的瞬时速度，作出v－t图像如图所示[4]v－t图像的斜率表示加速度，则加速度12．（2023秋·四川遂宁·高一校考期中）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点周期为0.02s的打点计时器记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐。由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离d1、d3、d5。（1）读出距离：d1＝1.20cm，d3＝cm，d5＝cm；（2）计算小车通过计数点“2”的瞬时速度大小v2＝m/s；（结果保留两位有效数字）；（3）小车的加速度大小a＝m/s2。（结果保留两位有效数字）【答案】5.4012.000.210.60【详解】（1）[1][2]由毫米刻度尺的刻度可知d3＝5.40cmd5＝12.00cm（2）[3]小车通过计数点“2”的瞬时速度可用计数点“1”“3”间的平均速度表示，则v2＝（3）[4]小车通过计数点“4”的瞬时速度v4＝则小车加速度大小a＝＝13．（2023春·高一云南省楚雄第一中学校考期末）某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，电源频率为50Hz，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。相邻两个计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s。（1）在实验中，使用打点计时器时应先再；（均选填“拉动纸带”或“启动电源”）（2）每两个计数点间还有个计时点没有标出；（3）试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表（计算结果均保留3位有效数字）；vBvCvDvEvF数值/（m/s）0.6400.721（4）以A点为计时起点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线；并说明小车速度变化的特点：。【答案】启动电源拉动纸带4/四0.4000.4790.560小车的速度随时间均匀增大【详解】（1）[1][2]在实验中，使用打点计时器时应先启动电源，再拉动纸带。（2）[3]由题意可知相邻两计时点间的时间间隔为每两个计数点间未标出的计时点个数为（3）[4][5][6]分别用对应时间段的平均速度表示中间时刻的瞬时速度，可得（4）[7]vt图线如图所示。[8]vt图线为斜率为正的倾斜直线，说明小车的速度随时间均匀增大。14．（2023秋·湖南永州·高一校考阶段练习）在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：（1）下列操作中正确的有；A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端C．应先接通电源，后释放小车D．电火花计时器应使用低压交流电源（2）某同学用如图（a）所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s：①打点计时器打下C点时小车的速