2024-2025学年高一物理必修第一册（配人教版）第2章 匀变速直线运动的研究 分层作业6 实验 探究小车速度随时间变化的规律

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分层作业6实验:探究小车速度随时间变化的规律A组必备知识基础练1.运动物体拉动穿过打点计时器的纸带,纸带上打下一系列小点,打点计时器打下的点直接记录了()A.物体运动的时间B.物体在不同时刻的速度C.物体在相邻相同时间内的速度变化D.物体在不同时间内的位移2.某人用打点计时器做探究小车速度随时间变化的规律的实验,利用打出的一条纸带画出了小车速度随时间变化的图像,如图所示。下列说法正确的是()A.当电源频率为50Hz时,打点计时器每隔0.05s打一个点B.小车做匀速直线运动C.小车在t=0.02s时的速度大小是0.04m/sD.小车的加速度大小为0.04m/s23.粗糙水平桌面上,小球正在做减速直线运动,用照相机对着小球每隔0.1s拍照一次,得到一幅频闪照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示,已知照片与实物的比例为1∶10,则()A.小球在通过图中8cm对应的距离内的平均速度是0.2m/sB.小球在通过图中8cm对应的距离内的平均速度是1.6m/sC.小球通过图中6cm对应处的瞬时速度是2.5m/sD.小球通过图中6cm对应处的瞬时速度是2m/s4.如图所示,在气垫导轨上安装有两个光电门A、B,A、B间距离为l=30cm。在滑块上安装一宽度为d=1cm的遮光条,让滑块以某一加速度通过光电门A、B,记录了遮光条通过两光电门A、B的时间分别为0.010s、0.005s,滑块从光电门A到光电门B的时间为0.200s。则下列说法正确的是()A.滑块经过光电门A的速度为1cm/sB.滑块经过光电门B的速度为2cm/sC.滑块的加速度为5m/s2D.滑块在光电门A、B间的平均速度为3m/s5.某次实验中,电磁打点计时器所用电源的频率为50Hz,记录的纸带如图所示,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)电磁打点计时器使用的电源是(选填“8V”或“220V”)交变电源。

(2)推测纸带的运动是(选填“加速”或“减速”)运动。

(3)在A、F两点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是m/s。

(4)纸带打B点时的瞬时速度为m/s。

B组关键能力提升练6.一小球在桌面上从静止开始做加速运动,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,并将小球的位置编号。如图所示,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为0.5s,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。在图中作出小球的速度—时间图像(保留描点痕迹)。

7.图甲是某位同学做探究小车速度随时间变化的规律的实验时得到的一条理想的纸带,在纸带上共取了A、B、C、D、E、F、G七个计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,从每一个计数点处将纸带剪开分成六条(分别叫a、b、c、d、e、f),将这六条纸带按时间先后顺序紧靠但不重叠地粘在坐标系中,得到如图乙所示的直方图,最后将各纸带上端中心连起来,于是得到表示y-x关系的图像。已知打点计时器的工作频率为50Hz。为表示v-t关系,图中x轴对应时间t,y轴对应速度v。甲乙(1)这种实验数据处理的方法可称为。

A.类比法 B.等效替代法C.比值法 D.控制变量法(2)若纸条c的长度为5.00cm,则图中t3=s,v3=m/s。(保留两位有效数字)

8.某同学在做测量直线运动物体的瞬时速度的实验中,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带,已知电火花计时器使用的电源频率为50Hz,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,各计数点到0点的距离如纸带上所示。(1)为了达到实验的目的,除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、低压交变电源、小木块、长木板外,还需要的仪器有。

A.刻度尺 B.铁架台 C.秒表 D.天平(2)可以从打点计时器打出的纸带上直接测量得到的物理量是(选填正确的答案标号)。

A.位移 B.速度C.加速度 D.平均速度E.时间(3)根据纸带提供的信息,该同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度,请帮他计算出打下计数点5时小车的速度v5=m/s(结果保留2位有效数字)。

计数点123456t/s0.10.20.30.40.50.6v/(m·s-1)0.360.400.440.490.57(4)以速度v为纵轴、时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系,根据表中的v、t数据,在坐标系中描点,并作出小车运动的v-t图像。(5)根据v-t图像可知,小车运动的加速度大小为m/s2(结果保留2位有效数字)。

参考答案第二章匀变速直线运动的研究分层作业6实验:探究小车速度随时间变化的规律1.A因为打点计时器打点的时间间隔是一定的,所以只要数出纸带上所打的点数,就可以知道物体运动的时间,故A正确;纸带上点迹对应的速度及相邻相同时间内的速度变化不能直接记录,故B、C错误;物体在不同时间内的位移,需要用刻度尺测量,故D错误。2.C电源频率为50Hz时,打点计时器每隔0.02s打一个点,故A错误。据图像知,小车做匀加速直线运动,在t=0.02s时的速度大小是0.04m/s,直线的斜率即为加速度,则a=2m/s2,故B、D错误,C正确。3.D照相机每隔0.1s拍照一次,所以图中0~8cm所用时间为0.4s;照片与实物的比例为1∶10,所以图中8cm对应的实际位移为x=80cm=0.8m,则小球在通过图中8cm对应的距离内的平均速度为v=xt=0.80.4m/s=2m/s,A、B错误。小球通过图中6cm对应处的瞬时速度可用图中3.5cm到7.5cm这一段的平均速度表示,图中3.5cm到7.5cm这一段所用时间为0.2s,对应的实际位移为x'=40cm=0.4m,所以图中6cm对应处的瞬时速度为v'=4.C滑块经过光电门A时的速度为vA=0.010.010m/s=1m/s,经过光电门B时的速度为vB=0.010.005m/s=2m/s,选项A、B错误;滑块在光电门A、B间的平均速度为v=ltAB=0.30.200m/s=1.5m/s,5.解析(1)电磁打点计时器用的是低压交变电源,故选8V交变电源。(2)纸带上相邻两点间的距离越来越大,说明物体在做加速运动。(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间隔为T=5×0.02s=0.1s,根据平均速度公式有v=xt=(19.55-1.30)×0.015×0.1m/s=0.365m/s;(4)B点的瞬时速度可以用A、答案(1)8V(2)加速(3)0.365(4)0.2526.解析由题图可知x2+x3=0.12m,则v3=x2+x32T=0.122×0.5m/s=0.12m/s,同理可得x4+x5=0.24m,则有v5=x答案0.120.24见解析图7.解析(1)打点计时器打点的时间间隔相等,可用纸带的宽度代替,两点之间纸带的长度为相应时间内的位移,一段时间内的位移与这段时间的比值等于这段时间内的平均速度,也就等于这段时间中间时刻的瞬时速度,可知瞬时速度与纸带的长度成正比,即把纸带上端的中点用直线连起来,就表示速度随时间的变化规律。这种实验数据处理的方法可称为等效替代法,故选B。(2)计数点之间的时间间隔t=5T=5f=0.1s,t3是第三段时间的中间时刻,则t3=2.5t=0.25s,v3=xct=0.050.答案(1)B(2)0.250.508.解析(1)实验中需要用刻度尺测量纸带上点间的距离,故A符合题意;本实验不需要铁架台,故B不符合题意;打点计时器本身具有计时功能,不需要秒表,故C不符合题意;本实验探究运动学规律,不需要测量质量,故D不符合题意。(2)可以从打点计时器打出的纸带上直接测量得到的物理量是位移和时间,速度、加速度和平均速度需要进一