2019_2020学年新教材高中物理课后作业5实验：探究小车速度随时间变化的规律含解析新人教版必修.doc

课后作业(五)
[要点对点练]
要点一：实验思路及进行实验
1．某同学用打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验．他按图所示安装好了实验器材，接好了导线，准备打开电源开关进行实验．

他所组装器材中，有三处错误，请你指出：
(1)_____________________________；
(2)_____________________________；
(3)_____________________________．
[答案]　(1)电压不应选2 V挡位，应选4～6 V挡位　(2)不应接直流输出，应接交流输出　(3)小车不应靠在滑轮处，应靠近打点计时器处
2．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，从下列所给器材中选出本实验所必须的器材有________；为能按实验要求达到实验目的，还缺少的器材有________(写出一种即可)．
①电磁打点计时器　②天平　③低压直流电源　④细绳
⑤纸带　⑥小车　⑦槽码　⑧停表　⑨一端带有滑轮的长木板
[解析]　在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，所需的实验步骤：(1)木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路；(2)穿纸带，挂槽码；(3)先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源．由实验步骤可以看出需要的仪器有①④⑤⑥⑦⑨.为了得到小车的运动规律，还需要用刻度尺来测量计数点之间的距离，用来计算速度和加速度；电磁打点计时器工作时需要低压交流电源．
[答案]　①④⑤⑥⑦⑨　低压交流电源(或刻度尺)
要点二：数据记录及处理
3．在用打点计时器探究匀变速直线运动的速度随时间变化规律的实验中，获得的一段纸带如图所示，A、B、C、D为相邻的四个计数点，已知AB＝1.80 cm，BC＝2.00 cm，CD＝2.20 cm，相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s．关于该实验，下列说法正确的是(　　)

A．相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s是用停表测出的
B．实验时应先释放小车再接通电源
C．打点计时器打C点时，小车的速度为0.42 m/s
D．小车运动的加速度是0.2 m/s2
[解析]　相邻两计数点间的时间间隔T＝0.1 s，并不是停表测量出的，而是按打点先后顺序每5个点取1个计数点得到的，A错误；实验时应先接通电源，再释放小车，B错误；打点计时器打C点时小车的速度等于B、D两点间的平均速度，则vC＝＝ m/s＝0.21 m/s，C错误；同理vB＝＝ m/s＝0.19 m/s，故a＝＝0.2 m/s2，D正确．
[答案]　D
4．研究小车做匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角θ可调．打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个点未画出．

(1)部分实验步骤如下：
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带；
B．接通电源，等打点计时器工作稳定后放开小车；
C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连；
D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔．
上述实验步骤的正确顺序是________(用字母填写)．
(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝________s.
(3)计数点5对应的瞬时速度大小的计算式为v5＝____________________.
[解析]　(1)实验步骤的正确顺序是DCBA.
(2)相邻两计数点之间有4个点未画出，故T＝0.02×5 s＝0.1 s.
(3)用一小段时间内的平均速度替代瞬时速度，即v5＝.
[答案]　(1)DCBA　(2)0.1　(3)
要点三：实验误差分析
5．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法不正确的是(　　)
A．纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点
B．使用刻度尺测量长度时，要进行估读
C．作v－t图像时，所描曲线必须经过每一个点
D．在处理数据时，常用公式法和图像法
[解析]　实验中可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点，但每隔四个点取一个计数点的时间间隔为0.1 s，计算时更方便，A正确；使用刻度尺测长度时，要进行估读，B正确；作v－t图像时，应使尽量多的点落在线上，但离线较远的点要舍弃，C错误；数据处理常选择公式法和图像法，D正确．C符合题意．
[答案]　C
6．(多选)在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作v－t图像的说法正确的是(　　)
A．只要确定了v－t图像中的两点，就可以得到小车运动的v－t图像，因此，实验只需要测出两组数据
B．作v－t图像时，所取的点越多，图像就越准确
C．作出的v－t图线应该通过所有的点，图线曲折也可以
D．对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去
[解析]　作v－t图像时，选取的点越多，作出的图像就越准确；误差较大的点应舍去，B、D正确．
[答案]　BD
[综合提升练]
7．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，
(1)下列说法正确的是________．
A．先释放纸带，再接通电源
B．先接通电源，后释放纸带
C．先接通电源或先释放纸带都可以
D．纸带上打点越密集，说明纸带运动速度越大
(2)使用电磁打点计时器，应选用________(选填“直流”或“交流”)电源，若频率为50 Hz，则每隔________s打一个点．
(3)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5个点取一个计数点，分别标明0、1、2、3、4，量得x1＝30.0 mm，x2＝36.0 mm，x3＝42.0 mm，x4＝48.0 mm，则打1和4点之间的平均速度为________m/s，打2这个点时的瞬时速度为________m/s.

[解析]　(1)实验时应先接通电源，再释放纸带，故A、C错误，B正确；纸带上打点越密集，说明纸带运动速度越小，故D错误．
(2)打点计时器使用交流电源，频率为50 Hz，每隔0.02 s打一个点．
(3)1和4点之间的平均速度为v＝＝ m/s＝0.42 m/s，
计数点2的瞬时速度为v2＝＝
m/s＝0.39 m/s.
[答案]　(1)B　(2)交流　0.02　(3)0.42　0.39
8．如图甲所示，用打点计时器记录小车的运动情况．小车开始在水平玻璃板上运动，后来在薄布面上做减速运动．所打出的纸带及相邻两点间的距离(单位：cm)如图乙所示，纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02 s.

(1)计算计时器打出点2、3时小车的速度大小，填入表中．

计数点序号
1
2
3
4
5
速度
vn/(m·s－1)
v1＝0.75
v2＝____
v3＝____
v4＝0.45
v5＝0.35
(2)在平面直角坐标系中作出小车在薄布上运动的v－t图像．
(3)求出小车在玻璃板上的运动速度大小．
[解析]　(1)根据题图乙可得v2＝ cm/s＝65 cm/s＝0.65 m/s，v3＝ cm/s＝55 cm/s＝0.55 m/s.
(2)以速度为纵坐标，以时间为横坐标建立直角坐标系．用描点法作出小车在薄布上做减速运动的v－t图像．将图线延长，使其与纵轴相交，如图所示．

(3)由图像可知，小车做减速运动的初速度为0.85 m/s，即小车在玻璃板上的运动速度大小．
[答案]　(1)0.65　0.55　(2)图见解析　(3)0.85 m/s
9．某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究小车做匀变速直线运动的规律，打点计时器工作频率为50 Hz.图乙是实验中得到的一条较理想的纸带，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.

通过计算已经得出了打下A、B、C、D四个点时小车的瞬时速度，以A点为计时起点，通过描点连线得到了如图丙所示的图像．试分析下列问题：
(1)打点计时器打E点时小车的瞬时速度vE＝________m/s.(保留三位有效数字)
(2)小车运动的加速度为a＝________m/s2.(保留两位有效数字)
(3)打点计时器打下A点时的速度为vA＝________m/s.
[解析]　(1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：vE＝＝ m/s＝0.640 m/s.
(2)在v－t图像中，图线的斜率表示加速度，则a＝ m/s2＝0.80 m/s2.
(3)由加速度的定义可知a＝，解得vA＝0.640 m/s－0.80×0.4 m/s＝0.320 m/s.
[答案]　(1)0.640　(2)0.80　(3)0.320
10．为了测定气垫导轨上滑块的加速度大小，在滑块上安装了宽度为3.0 cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下先后加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.30 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.10 s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间间隔为Δt＝3.0 s，则滑块的加速度为多大？

[解析]　遮光板通过第一个光电门的速度v1＝＝ m/s＝0.10 m/s，遮光板通过第二个光电门的速度v2＝＝ m/s＝0.30 m/s，故滑块的加速度a＝＝ m/s 2＝0.067 m/s2.
[答案]　0.067 m/s2

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