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人教版高中物理必修一 第2章 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律
一、单项选择题（共1小题；）
1. 关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法中不正确的是
A. 长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低
B. 释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上
C. 应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车
D. 要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
二、双项选择题（共1小题；）
2. 如图所示，为某次实验中打出的一条纸带，图中 为小车运动的起始点， 点到 点之间点迹密集且有部分点不清晰。 、 、 、 、 、 、 为所选取的计数点，相邻两个计数点之间有 个点未画出，电源频率为 ，用毫米刻度尺测量，可得
A. 从 点到 点运动的时间为
B. 从 点到 点运动的时间为
C. 从 点到 点运动的平均速度
D. 通过测量 的长度，可知小车从 到 的位移大小
三、多项选择题（共1小题；）
3. 在 “ 探究小车速度随时间变化的规律 ” 的实验中，某同学改变钩码个数，得到两条点迹清晰的纸带，描点画出的 图象如图所示。根据图像描述小车运动情况，下列说法中正确的是

A. 小车甲做初速度为零的匀加速运动
B. 小车乙做初速度为 的匀加速直线运动
C. 两车的加速度不等，
D. 两车的加速度不等，
四、解答题（共1小题；）
4. 某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，并在每条纸带上每 个计时点取一个计数点，依打点先后编为 、 、 、 、 、 。由于不小心，纸带被撕断，部分缺失，如图所示，请根据给出的 、 、 、 四段纸带回答：
（1）从纸带 上撕下的 、 计数点对应的纸带应该是 、 、 纸带中的 （填字母序）。
（2）打计数点 时，物体的速度大小是 （结果保留 位有效数字）。
（3）打纸带 时，物体的加速度大小是 （结果保留 位有效数字）。
（4）打计数点 时，物体的速度大小是 （结果保留 位有效数字）。
五、实验题（共5小题；）
5. 在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下：
A.将打点计时器固定在平板上，并接好电源
B.将小车静止在长木板的某位置，先放开小车，再接通电源
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码
D.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上平稳地做加速运动
F.先断开电源，然后取下纸带
G.换上新纸带重复实验三次
（1）将错误的步骤完善并填写在横线上
（2）实验步骤的合理顺序为 A 、 、 、 、 、F 、 G。
6. 蕲春英才高中课外兴趣小组成员，分甲、乙两组，用打点计时器在不同拉力作用下，探究匀变速直线运动。甲组做完后选取 、 、 三条较为理想的纸带，并在纸带上每 个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为 ，将每条纸带上的计数点都记为 、 、 、 、 、 ，如图甲、乙、丙所示的三段纸带，分别是从 、 、 三条不同纸带上撕下的。
（1）接通电源与让释放纸带，这两个操作先后顺序甲组成员应当选
A．先接通电源，后释放纸带 B．先释放纸带，后接通电源
C．释放纸带的同时接通电源 D．先接通电源或先释放纸带都可以
（2）打 纸带时，纸带的加速度大小是 　 （保留两位小数）
（3）打点计时器打计数点 时纸带的速度为 （保留两位小数）
（4）甲组成员要求乙组成员在甲、乙、丙三段纸带中，选出从 纸带撕下的一段。乙组成员应选
7. 利用 实验测定小车瞬时速度的装置如图所示，小车上固定挡光片，轨道的侧面固定光电门传感器，垫高轨道的一端，使固定有挡光片的小车能够顺利通过光电门并挡光。实验第一小组按课本要求（如图）安放挡光片，每次从轨道的同一位置释放小车，对应四个宽度不同挡光片测得的数据如表一。
表一
（1）该 实验测得的速度实质是 。
（2）从实验数据分析，表中四个瞬时速度中最接近小车经过挡光片所在位置的瞬时速度值为 。
（3）实验第三小组所用的器材及实验操作步骤与实验第一小组完全相同，他们获得的四次数据如表二，其中各组的速度值较大，且挡光片宽度越窄速度值越大，第三小组出现这种实验结果的原因是 。
表二
（4）此时最接近小车经过挡光片所在位置的瞬时速度值为 。
8. 用如图 所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：
a.安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次
b.选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点 （），然后每隔四个点选取一个计数点，如图 中 、 、 、 、 、 所示；
c.通过测量、计算可以得到在打 、 、 、 、 五点时小车的速度，以速度 为纵轴、时间 为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，作出速度 时间图象如图 所示。
结合上述实验步骤，请你完成下列任务。
（1）在下列仪器和器材中，本实验中使用的有 和 （填选项前的字母）。
A.电压合适的 交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平（含砝码）
（2）根据速度 时间图象可知，计数点 对应的小车速度为 ，小车运动的加速度为 。
（3）纸带中只标出了 、 两计数点的距离为 ，计算可得 、 两计数点的距离为 （保留三位有效数字）。
9. 某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度 与钩码的质量 的对应关系图。如图乙所示，实验中小车（含发射器）的质量为 ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题：
（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成 （选填“线性”或“非线性”）关系。
（2）由图乙可知， 图线不经过原点，可能的原因是存在 。
（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是 ，钩码的质量应满足的条件是 。
答案
1. B
【解析】实验过程中，一般长木板应平放，不能侧向倾斜，但适当一端高一端低，也是可以的，故A项正确。在释放小车前，小车应在靠近打点计时器处，不能紧靠在打点计时器上，故B项不正确。应先通电后再放小车，故C项正确。不要让小车碰在滑轮上，故D项正确。
2. C， D
【解析】由于 点到 点之间点迹密集且有部分点不清晰，所以从 点到 点运动的时间无法确定，故A、B错误。
相邻两个计数点之间有 个点未画出，可以知道相邻两个计数点的时间间隔是 。
从 点到 点的时间是 ，根据平均速度的定义式得：
从 点到 点运动的平均速度，故C正确。
通过测量 的长度，可知小车从 到 的位移大小，故D正确。
3. A， B， D
【解析】图线是两条倾斜的直线，说明小车的速度随时间均匀增加，即都做匀加速直线运动，甲的初速度为零，乙的初速度为 ，故 A、B 两项正确。
又因图线倾斜程度不同，相同的时间内甲的速度改变量较大，故甲车的加速度较大，故 C 项错，D 项对。
4. （1）
【解析】根据匀变速直线运动的特点有：，
，
，
由此可知 段与此最接近，所以属于纸带 的是 图。
（2）
【解析】根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，可得 。
（3）
【解析】根据 得 。
（4）
【解析】由 得 。
5. （1） B.将小车移到靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车
【解析】B中应将小车移到靠近打点计时器处，先接通电源再放开纸带。
（2） E 、 D 、C、B
6. （1） A
【解析】开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先接通电源打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，故A正确，BCD错误。
（2）
【解析】根据匀变速直线运动的推论公式 可以求出加速度的大小，
即：，
解得：。
（3）
【解析】根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上 点时小车的瞬时速度大小，
。
（4） 甲
【解析】根据匀变速直线运动的特点（相邻的时间间隔位移之差相等）得出：
，因此 （），所以属于纸带 的是甲图。
7. （1） 挡光片挡光时间间隔内的平均速度
【解析】由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度。所以该 实验测得的速度实质是挡光片挡光时间间隔内的平均速度。
（2）
【解析】遮光板越小，通过光电门的时间越短，遮光板的平均速度越趋近越趋近于车头的速度。从实验数据分析，表中四个瞬时速度中最接近小车经过挡光片所在位置的瞬时速度值为 。
（3） 挡光片装反了
【解析】实验第三小组所用的器材及实验操作步骤与实验第一小组完全相同，但他们获得的四次数据如表二，对应挡光片宽度越窄速度值越大，第三小组出现这种实验结果的原因是挡光片装反了。
（4）
【解析】和第二小题相同，第 次的测量结果更接近小车的瞬时速度，由此可知，小车的瞬时速度为 。
8. （1） A；C
【解析】本实验中使用的有：电压合适的 交流电源和刻度尺，不需要直流电源、秒表和天平。
（2） ；
【解析】由图象可知，计数点 对应的小车速度为 ，小车运动的加速度为 。
（3）
【解析】根据 可知 、 两计数点的距离为：。
9. （1） 非线性
【解析】根据该同学的结果得出 图线是曲线，即小车的加速度与钩码的质量成非线性关系。
（2） 存在摩擦力
【解析】从题图中发现直线没过原点，当 时，，即 ，也就是说当绳子上拉力不为 时，小车的加速度为 ，所以可能的原因是存在摩擦力。
（3） 调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力；远小于小车的质量
【解析】若利用本实验来验证“小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是①调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，即使得绳子上拉力等于小车的合力。②根据牛顿第二定律得，整体的加速度 ，则绳子的拉力 ，知钩码的质量远小于小车的质量时，绳子的拉力等于钩码的重力，所以钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量。
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