第01讲 实验：探究小车速度随时间变化的规律（分层练习）2024-2025学年高一物理同步课堂（人教版2019必修第一册）解析版

第第页第01讲实验：探究小车速度随时间变化的规律1．如图所示，这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹，已知打点计时器所接电源的周期为，要计算打点计时器打点时纸带的瞬时速度，下列做法中误差最小的是（）A．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出B．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出C．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出D．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出【答案】B【详解】AB．平均速度当无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度，所以时间越短，位移越小，平均速度越接近瞬时速度，误差越小，A错误B正确；CD．平均速度当无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度，但是当无限趋近于零时，不是接近E点的位置，而是远离，所以误差越来越大，CD错误。故选B。2．在实验中，利用纸带上的数据得出各计数点的瞬时速度后，以速度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（）①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图线不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线②这10个点中有6个点虽然不在一条直线上，但它们在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上（A、D、G、I），有6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④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A．①③ B．②④ C．①② D．③④【答案】B【详解】①②③由于实验存在误差或错误，所以这10个点中有8个点不可能完全在一条直线上，但紧挨在一条直线附近，只有F和B两个点离这条直线远，用倾斜直线进行连接，这条直线通过大部分的点，不在直线上的点两侧分布均匀，此条直线可表示小车运动的规律，①③错误②正确。④在直线通过大多数的点，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，④正确。故选B。3．（1）在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，给你以下器材：电磁打点计时器、电池组、纸带、复写纸、小车、钩码、细绳、一端附有定滑轮的长木板。其中不需要的器材是，还需要增添的器材有。（2）关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确的是。A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B．在释放小车前，小车应靠近打点计时器C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D．打点计时器应接在低压直流电源上E．小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行F．作v­-t图象时，应先描点后连线，并且要把描出的所有点都连接起来【答案】电池组低压交流电源、刻度尺BCE【详解】（1）[1][2]电磁打点计时器使用低压交流电源，所以不需要的器材是电池组。为了得到小车的运动规律，还需要刻度尺来测量计数点之间的距离，所以还需要低压交流电源、刻度尺。（2）[3]A．长木板不能侧向倾斜，但是可以一端高一端低，故A错误；B．在释放小车前，小车应尽量靠近打点计时器，以能在纸带上打出更多的点，有利于实验数据的处理，故B正确；C．实验中应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，故C正确；D．打点计时器应接在低压交流电源上，故D错误；E．小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行，故E正确；F．作v­-t图象时，让尽量多的点在图线上，不在图线上的点均匀分布在图线的两侧，描绘成平滑的曲线，不要求所有的点都在图线上，故F错误。4．（1）在“用打点计时器测速度”的实验中：要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是（直流电，交流电），它们是每隔s打一个点。（2）在“用打点计时器测速度”的实验中：除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面仪器和器材中，必须使用的有（填选项代号）A．电压合适的50Hz交流电源

B．电压可调的直流电源C．刻度尺

D．秒表

E．天平（3）实验过程中，下列做法正确的是A．先释放小车，再接通电源

B．先接通电源，再释放小车C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处

D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处【答案】交流电0.02AC/CABD/DB【详解】（1）[1]常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是交流电。[2]电源频率为50Hz，则每隔打一个点。（2）[3]AB．电压合适的50Hz交流电源，A正确，B错误；C．刻度尺用来测纸带上计数点间的距离，C正确；D．打点计时器就是计时仪器，不需要秒表，D错误；E．实验是“用打点计时器测速度”的，因此不需要天平测小车的质量，E错误。故选AC。（3）[4]A．先释放小车，再接通电源，这样纸带利用率很低，纸带上会得到很少的数据，会产生较大的实验误差，A错误；

[2]B．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，纸带上会得到更多的数据，会减小实验误差，B正确；CD．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，小车会在长木板上运动更长的距离，纸带上会打出更多的计数点，从而得到更多的数据，C错误，D正确。故选BD。5．在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下：A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源；B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路；C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码；D．小车停止运动后，直接取下纸带；E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。其中错误或遗漏的步骤，并改正：(1)；(2)。(3)将以上步骤完善后，其合理的顺序为。【答案】A．应该先接通电源，然后再释放纸带，这样可以保持的打点的稳定以及提高纸带的利用率，尽量多在纸带上打点。D．在结束后应先断开电源后取走纸带，防止打点计时器又打出更多无用的点；BECADF【详解】(1)[1]A．应该先接通电源，然后再释放纸带，这样可以保持的打点的稳定以及提高纸带的利用率，尽量多在纸带上打点。(2)[2]D．在结束后应先断开电源后取走纸带，防止打点计时器又打出更多无用的点；(3)[3]实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行，最后选择纸带进行处理；开始实验时，应拉住纸带，将小车移至打点计时器处，打开电源，再释放纸带；最后切断电源，取下纸带；重新实验三次，选择纸带进行数据处理；故正确的操作步骤为：BECADF。6．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）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（3）该同学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，相邻两点间的距离如图丙所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。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，并填入下表中：（结果保留三位有效数字）

速度数值（m/s）0.4000.41780.5600.640-其中m/s；②以打A点的时刻作为计时起点，将B、C、D、E、F对应的瞬时速度标在图丁所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线（在坐标图像中画图）；

③由速度—时间图像可得小车的加速度为。（结果保留两位小数）【答案】BA0.721

0.80【详解】（1）[1]小车受到的拉力是钩码通过细绳对小车作用，不需要弹簧秤和天平，纸带上点迹间记录时间由计时器测得，不需要秒表，距离需要刻度尺测量，故B正确，ACD错误。故选B。（2）[2]A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，故A正确；B．打点计时器应放在长木板没有滑轮一端，故B错误；C．为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放小车，故C错误；D．电火花计时器应使用220V的交流电源，故D错误。故选A。（3）①[3]两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，所以相邻的计数点之间时间间隔打F点的速度②[4]小车的瞬时速度随时间变化的关系图线如下

③[5]由速度—时间图像的斜率可得小车的加速度7．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由静止释放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共5个计数点，相邻点间的距离如图甲所示，每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，电源频率为。

（1）实验时纸带的（填“左”或“右”）端是和小车相连的；（2）根据图甲纸带上的数据，算出打点时小车的瞬时速度大小，并将值填入下表中，结果保留3位有效数字；计数点BCD速度（3）以点为计时起点，将B、C、D各点对应的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出图线如图乙所示。由图可得小车的加速度大小为（保留2位有效数字），图中图线与纵轴的交点的物理意义是。

【答案】左打点时小车的瞬时速度大小【详解】（1）[1]由于小车由静止释放，做加速运动，则有纸带左端与小车相连。（2）[2]纸带上每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，电源频率为，可知纸带上相邻两计数点间的时间间隔为由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得（3）[3]v−t图像斜率大小表示加速度大小，则有[4]由于点为计时起点，则图线与纵轴交点为0时刻的瞬时速度大小，即打点时小车的瞬时速度大小。8．同学们利用如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验。请你完成下列有关问题：（1）实验室提供如图甲、乙两种打点计时器，某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图中的（选填“甲”或“乙”）计时器。（2）另一实验小组使用的是电磁打点计时器，图中，接线正确的是（选填“甲”或“乙”）。（3）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（A点为第一个点），相邻计数点间的时间间隔T=0.1s，由此计算各点的瞬时速度。则vD=3.90m/s，vC=m/s，vB=1.38m/s，在如图乙所示坐标系中画出小车的v-t图线，并根据图线求出a=。又将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义：。【答案】乙乙2.6412.6m/s2零时刻小车经过A点的速度【详解】（1）[1]电火花计时器不用复写纸，题图乙中的打点计时器是电火花计时器，题图甲中的打点计时器是电磁打点计时器；（2）[2]电磁打点计时器是使用交变电源的计时仪器，工作电压为8V，所以接线正确的是题图乙；（3）[3]C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，打C点时小车瞬时速度：vC=m/s=2.64m/s[4]由上述数据作出小车的v-t图像如图所示：[5]由图线斜率可求得小车的加速度为a=m/s2=12.6m/s2[6]将图线延长与纵轴相交，交点意义是零时刻小车经过A点的速度。9．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。10．（1）电磁打点计时器使用电压约为