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阶段素养检测六　实验:探究小车速度随时间变化的规律
(25分钟　40分)
1.(6分)(2025·宜春高一检测)在“探究小车速度随时间变化规律”实验中:
(1)实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花计时器、导线和复写纸。除上述器材外,还需要使用的有　　　(多选,填选项前字母)。(3分)
A.8 V交流电源 B.220 V交流电源
C.秒表 D.刻度尺
(2)某同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出),已知电火花计时器采用的是频率为50 Hz的交流电,根据纸带可求出第4个计数点的瞬时速度为　　　m/s。(结果保留两位有效数字)。(3分)
1.【解析】(1)电火花计时器需要220 V交流电源,A错误,B正确;由电火花计时器计时,因此不需要秒表,C错误;纸带上计数点间的距离需要用刻度尺测量,D正确。
(2)已知电火花计时器采用的是频率为50 Hz的交流电,两计数点间还有四个点没有画出,可知纸带上相邻两计数点间的时间间隔为T=×5=×5 s=0.1 s,由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得,第4个计数点的瞬时速度为
v4===×10-2 m/s≈0.81 m/s
答案:(1)B、D　(2)0.81
2.(8分)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中。
(1)图甲所示的打点计时器是　　　　　　　　　　　(选填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”),它是一种使用交变电源的计时仪器,工作电压约为　　　　(选填“8 V”或“220 V”);(4分)
(2)图乙是小王同学在实验时该打点计时器的纸带安装方式,他的安装方式　　　　(选填“正确”或“错误”);(2分)
(3)图丙是小王同学获得的一条纸带,A、B、C、D是纸带上的四个计数点,每两个相邻计数点间有4个点没有画出,打点计时器的频率为50 Hz,则C点对应的速度是　　　　m/s(保留两位有效数字)。(2分)
2.【解析】(1)图甲所示的打点计时器是电磁打点计时器,它是一种使用交变电源的计时仪器,工作电压约为8 V;
(2)使用电磁打点计时器时纸带应该放在复写纸下方,小王同学安装方式错误;
(3)每两个相邻计数点间有4个点没有画出,打点计时器的频率为50 Hz,则相邻计数点时间间隔是T=0.02 s×5=0.1 s,根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得:C点对应的速度是vC== m/s=0.10 m/s。
答案:(1)电磁打点计时器　8 V　(2)错误　(3)0.10
3.(6分)(2025·通辽高一检测)在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中,某同学操作过程中有以下实验步骤:
A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,先放开纸带,再接通电源;
B.将打点计时器固定在长木板上,并连接好电路;
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着适当重的钩码,放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动;
D.断开电源,取下纸带;
E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使附有定滑轮的一端伸出桌面;
F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔;
G.换上新纸带,重复操作两次。
(1)其中有一处错误的步骤是　　　　(填步骤前字母);应改正为　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4分)
(2)将改正后的步骤按合理的顺序补充完整为EB　　　　DG。(2分)
3.【解析】(1)实验时拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,为了充分利用纸带,在纸带上得到更多的数据,应先接通打点计时器电源,待打点计时器打点稳定后再放开纸带,因此错误的步骤是A,应改正为先接通打点计时器电源,待打点计时器打点稳定后再放开纸带。
(2)实验前应先安装仪器,然后调整小车悬挂钩码的个数,使小车平稳加速后,再连接纸带,接着就可以接通电源进行实验,所以合理顺序应为CFA。
答案:(1)A　先接通电源,再放开纸带　(2)CFA
4.(6分)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,实验装置如图甲所示。
(1)(多选)下列说法中正确的是　　　。(3分)
A.连接重物和小车的细线应与长木板保持平行
B.打点计时器应放在长木板有滑轮的一端
C.小车应靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车
D.选择计数点时,必须从纸带上第一个点开始
(2)已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz,图乙是实验中打下的一段纸带。算出计数点3的速度大小为　　　　m/s,(保留两位有效数字)。(3分)
4.【解析】(1)为使小车受到的合力不变,连接重物和小车的细线应与长木板保持平行,A正确;打点计时器应放在长木板没有滑轮的一端,B错误;小车应靠近打点计时器,先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再释放小车,纸带会得到充分利用,记录较多的数据,减小实验误差,C正确;选择计数点时,要从第一个比较清晰的点开始,可以不从纸带上第一个点开始,D错误。
(2)已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz,可得打点周期为T== s=0.02 s,
由一段位移的平均速度表示中间一点的瞬时速度,可得打计数点3的速度大小为
v3===×10-2 m/s=0.74 m/s。
答案:(1)A、C　(2)0.74
5.(14分)(2025·南昌高一检测)某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律,实验装置如图甲所示。
该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示,在纸带上依次选出7个计数点,分别标上A、B、C、D、E、F和G,每相邻的两个计数点间还有四个点未画出,打点计时器所用电源的频率是50 Hz。(以下结果均保留两位小数)
(1)每相邻两计数点的时间间隔为　　　　s,打D点时小车的速度vD=　　　　　cm/s。(4分)
(2)分别算出其他各点的速度:vB=16.50 cm/s,vC=21.40 cm/s,vE=31.35 cm/s,vF=36.30 cm/s,请在如图丙所示的坐标系中作出小车运动的v-t图像(以打A点时开始计时),并说明小车速度变化的规律　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4分)
(3)根据图线求出小车运动的加速度a=　　　　　m/s2;(保留两位小数)(2分)
(4)将图线延长与纵轴相交,交点的纵坐标是　　　　cm/s,此速度的物理意义是　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4分)
5.【解析】(1)纸带上每相邻的两个计数点间还有四个点未画出,打点计时器所用电源的频率是50 Hz。可知两计数点间的时间间隔为T=5×=5× s=0.10 s;在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,可得打D点时小车的速度为vD=== cm/s=26.30 cm/s。
(2)在坐标系中作出小车运动的v-t图像(以打A点时开始计时)如图所示;
由v-t图像可知,在误差允许的范围内,小车速度随时间均匀增大。
(3)根据图线可得小车运动的加速度为a==×10-2 m/s2≈0.50 m/s2。
(4)将图线延长与纵轴相交,交点的纵坐标是12.00 cm/s;此速度的物理意义是打A点时小车的瞬时速度。
答案:(1)0.10　26.30
(2)图见解析　小车速度随时间均匀增大
(3)0.50　(4)12.00　打A点时小车的瞬时速度
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