物理1 实验：探究小车速度随时间变化的规律当堂达标检测题

专题强化4  实验：研究匀变速直线运动的规律

解题要点梳理：

1. 利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法:

Δx＝x2-x1 ＝x3-x2 ＝x4-x3＝…＝xn－xn－1

2.测定匀变速直线运动加速度的方法

(1)图像法

①先根据“平均速度”法求出各计数点的速度vn＝                 .

②作v－t图像，求出图像的斜率即物体的加速度 

(2)利用位移差公式

①xn＋1－xn＝aT2,得a＝       ，其中T为两计数点之间的时间间隔.

②逐差法:

若纸袋上选出多个计数点，可用逐差法求加速度。

基础巩固

1.（2022·云南·峨山彝族自治县第一中学高一期中）如图所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图中注明了他对各计数点间距离的测量结果。所接电源是频率为50 Hz的交变电源。

(1)为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，并填入下表内。（单位：cm）

由此可以得出结论：小车的运动是________。

(2)两个相邻计数点间的时间间隔Δt＝________ s。

(3)小车的加速度的计算式a＝________，加速度a＝________ m/s2（结果保留三位有效数字）。

(4)计算打计数点B时小车的速度vB＝________m/s（结果保留三位有效数字）。

2.（2021·山东·济南市历城第一中学高一阶段练习）某小组利用打点计时器对物体沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。

（1）实验中，给出以下器材：打点计时器与纸带（包括低压交流电源、导线）、复写纸、秒表、小车、钩码、细绳、一端带有定滑轮的长木板。其中不需要的器材是______，还需要增加的测量器材是______；

（2）小车拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在、、、、五个点中，打点计时器最先打出的是______点。在打出点时物块的速度大小为______（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为______（保留2位有效数字）。

3.（2023·全国·高三专题练习）一个小球沿斜面向下运动，用每隔 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为s ，测得小球在几个连续相等时间内位移数据见下表。

（1）第3个小球像的速度为___________ m/s，小球运动的加速度为___________m/s2（结果均保留位有效数字）；

（2）在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是___________误差。（填“偶然”或“系统”）

4.（2022·福建·莆田第二十五中学高一期末）如图为接在50Hz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，图中所示的是每打5个点取一个计数点，但第3个计数点没有画出，由图中数据可求得：（计算结果保留两位有效数字）。

（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个点时，该物体的速度为_______m/s。

5.（2022·吉林·长春市清蒲中学高一期末）某同学利用图所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．细线必须与长木板平行                        B．先接通电源再释放小车

C．小车的质量远大于钩码的质量                D．平衡小车与长木板间的摩擦力

（2）他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（图中每相邻两个计数点间还有4个点未画出）。则小车的加速度______（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度______。（结果均保留3位有效数字）

6.（2022·全国·高三专题练习）某校研究性学习小组的同学用如图甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度.实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉钉住；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度为每0.2s滴一滴（以滴水计时器内盛满水为准）；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开。

图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是：x01=1.40cm、x12=2.15cm、x23=2.91cm、x34=3.65cm、x45=4.41cm、x56=5.15cm，试问：由纸带数据计算可得计数点4所代表时间的瞬时速度v4=____________m/s，计算小车的加速度a为___________m/s2。（结果均保留两位有效数字）

7.（2021·四川凉山·高一期末）两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。

(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是______。（填正确答案标号）

A．米尺       B．秒表       C．光电门       D．天平

(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。_______

(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到、，则该地的重力加速度大小为_______（保留2位有效数字）。

8.（2020·全国·高三专题练习）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．

实验步骤如下：

①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近，将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；

③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示]，表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出；

④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；

⑤多次重复步骤④；

⑥利用实验中得到的数据作出v－Δt图，如图(c)所示．

完成下列填空：

(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和Δt的关系式为 ＝________.

(2)由图(c)可求得vA＝______ cm/s，a＝______ cm/s2.(结果保留3位有效数字)

能力提升

9.（2021·四川省仁寿第二中学高一阶段练习）如图所示，某实验小组用光电数字计时器测量小车在斜面上下滑时的加速度，实验主要操作如下：

①用刻度尺测量挡光片的宽度d；

②测量小车释放处挡光片到光电门的距离x；

③由静止释放小车，记录光电数字计时器显示挡光片的挡光时间t；

④改变x，测出不同x所对应的挡光时间t。

（1）小车通过光电门的速度的表达式为v＝________（用实验中所测物理量符号表示）

（2）小车加速度大小的表达式为a＝________（用实验中所测物理量符号表示）

（3）根据实验测得的多组x、t数据，可绘制图像来得到小车运动的加速度，如果图像的纵坐标为x，横坐标为，实验中得到图像的斜率为k，则小车运动的加速度大小为________（用d、k表示）。

10.（2021·湖南师大附中高一期中）小明在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，进行如下操作

（1）实验中如甲图所示调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开小车，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列小点。

（2）在打出的纸带上每5个点取一个计数点，打点计时器所用电源的频率为50 Hz。测得的数据如乙图所示。利用这些数据，可以得出如下结果：

①打计数点1时纸带运动的速度是___________m/s；（结果保留三位有效数字）

②计算小车的加速度大小为___________ m/s2；（结果保留三位有效数字）

③根据实验结果可以判断计数点0 ___________（选填“是”或“不是”）小车运动的起点。

（3）李华同学在利用该装置测定斜面上小车所做的匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带。他已在每条纸带上按每5个点取好一个计数点，即两计数点之间时间间隔为0.1 s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心，几条纸带都被撕断了，如图所示，在A、B、C三段纸带中选出从纸带丙上撕下的那段应该是___________（填选项）

11.（2021·上海·高一课时练习）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=0.1 s，由此计算各点的瞬时速度。则vD=3.90 m/s，vC=_______ m/s，vB=1.38 m/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：___________。

12.（2022·吉林·长春外国语学校高二期中）小华同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图甲所示的一条纸带（每两个点间还有4个点没有画出）。打点计时器的电源频率为50Hz。

（1）根据纸带上的数据，计算E点时小车的瞬时速度并填入表中_____。

（2）小华同学根据实验数据在图乙中画出了小车的图象。请你根据v—t图象：判断小车做的是_____（填写序号）

A．匀速直线运动           B．匀变速直线运动        C．非匀变速直线运动

（3）小红同学用以下方法绘制了小车运动的v一t图象：

第一，先把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条；

第二、再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间；

第三，将纸条上端中心连起来，于是得到v一t图象。

请回答这样做___________（选填“可行”、“不可行”），简要说明其理由__________。