资源简介

第二章　匀变速直线运动的研究
七　实验:探究小车速度随时间变化的规律
(25分钟　50分)
1.(9分)图1是用DIS系统测定小车刹车时的速度—时间图像的实验装置。
(1)信号发射部分和信号接收部分组成运动传感器,A应是信号__________部分。(2分)
答案:(1)发射　
【解析】(1)本套系统中,信号接收部分通过接收信号发射部分发出信号的时间间隔来获取小车运动的位移信息,所以信号发射部分和信号接收部分组成位移传感器,A应是信号发射部分。
(2)这组传感器直接测量的物理量是__________。(3分)
答案: (2)位移　
【解析】(2)这组传感器直接测量的物理量是位移。
(3)图2是根据实验数据得到的速度—图像,根据图像中数据可求出小车加速度的大小为a=____________m/s2。(4分)
答案: (3)1.5
【解析】(3)v-t图像的斜率绝对值表示加速度的大小,则a=|| m/s2=1.5 m/s2。
2.(10分)(1)打点计时器和光电计时器是高中物理研究物体运动中重要的实验仪器。图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的光电计时器,图丙为连接光电门的光电计时器。请回答下面的问题:
①图甲是__________(选填“电磁打点”或“电火花”)计时器,电源采用的是__________(选填“交流8 V”“交流220 V”或“四节干电池”);(2分)
②图丙中,若已知物体挡光宽度为d,物体经过光电门用时为t,则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为______________。(2分)
答案:(1)①电磁打点　交流8 V　②v=
【解析】(1)①图甲是电磁打点计时器,电源采用的是交流8 V;
②图丙中,因遮光片通过光电门的时间很短,则遮光片通过光电门的瞬时速度近似等于平均速度,若已知物体挡光宽度为d,物体经过光电门用时为t,则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为v=。
(2)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图丁所示,其中斜面倾角θ可调,打点计时器每隔0.02 s打一次点,纸带上计数点的间距如图戊所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
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,待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木板上,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分)
②图戊中标出的相邻两计数点的时间间隔T=__________s;(2分)
③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=____________(用字母表示)。(2分)
答案: (2)①DCBA　②0.1　③
【解析】(2)实验步骤的正确顺序是:DCBA。图戊中标出的相邻两计数点的时间间隔T=5×0.02 s=0.1 s。计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=。
3.(6分)(2023·浙江1月选考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,实验装置如图1所示。
(1)需要的实验操作有__________(多选);(2分)
A.调节滑轮使细线与轨道平行
B.倾斜轨道以补偿阻力
C.小车靠近打点计时器由静止释放
D.先接通电源再释放小车
答案:(1)A、C、D
【解析】(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行,选项A正确;该实验只要使得小车加速运动即可,不需要倾斜轨道补偿阻力,选项B错误;为了充分利用纸带,则需要小车靠近打点计时器由静止释放,选项C正确;先接通电源再释放小车,选项D正确。故选A、C、D。
(2)经正确操作后打出一条纸带,截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点,则计数点1的读数为__________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz,则打计数点2时小车的速度大小为__________m/s。(结果均保留三位有效数字)(4分)
答案: (2)2.75(2.73~2.75都正确)　1.46
【解析】(2)计数点1的读数为2.75 cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz,则打点周期T=0.02 s,则打计数点2时小车的速度大小为v2== m/s≈1.46 m/s。
4.(10分)光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备,如图1所示,S是光源,K是光接收器,当有不透明物体通过光电门时,物体会遮住光源,接收器K接收不到光信号,计时器便开始计时,当物体通过后,接收器K重新接收到光信号,计时结束,即可记录物体通过光电门所用的时间。如图2所示,某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度,小车上安装有遮光板,A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。
(1)若小车上的遮光板宽度为d,小车通过光电门时,计时器记录的时间为t,则小车通过光电门的速度v=__________。(2分)
答案:(1)　
【解析】(1)小车上的遮光板宽度为d,小车通过光电门时,计时器记录的时间为t,则小车通过光电门的速度为v=。
(2)若已知遮光板宽度d=1 cm,让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动,两光电门计时器记录的时间分别为tA=0.01 s,tB=0.004 s,则小车通过A、B两位置的速度分别为vA=____________m/s,vB=______________m/s。(结果均保留两位有效数字)(6分)
答案: (2)1.0　2.5　
【解析】(2)小车通过A、B两光电门的速度分别为vA==1.0 m/s、vB==2.5 m/s。
(3)由实验可知,小车沿斜面向下做__________(选填“匀速”“加速”或“减速”)运动。(2分)
答案: (3)加速
【解析】(3)因为小车通过B光电门的速度大于通过A 光电门的速度,说明小车下滑时速度越来越大,即小车沿斜面向下做加速运动。
5.(6分)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。 (已知滴水计时器每30 s内共滴下91个小水滴)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是__________(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的;(2分)
答案:(1)从右向左　
【解析】(1)由于用手轻推一下小车,则小车做减速运动,根据桌面上连续6个水滴的位置,可知,小车从右向左做减速运动;
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为______m/s,加速度大小为______m/s2。(结果均保留两位有效数字)(4分)
答案: (2) 0.38　0.15
【解析】(2)已知滴水计时器每30 s内共滴下91个小水滴,那么各点时间间隔为T= s= s,根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度,有vA=×10-3 m/s=0.38 m/s,根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2,可以求出加速度,得a=×10-3 m/s2=-0.15 m/s2
那么加速度的大小为 0.15 m/s2。
6.(9分)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况(交流电频率是50 Hz),在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图甲所示,每两个相邻的计数点之间有四个点未画出。(以下计算结果保留三位有效数字)。
(1)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,下列选项中:
A.时间间隔　　 B.位移
C.平均速度 D.瞬时速度
我们可以从纸带上直接得到的物理量是________,测量得到的物理量是________,通过计算能得到的物理量是____________。(均选填选项前的字母)(3分)
答案:(1)A　B　C、D
【解析】(1)因为打点计时器的频率为50 Hz ,则从纸带上直接得到的物理量是时间间隔,相邻的点迹(计时点)之间的时间间隔为0.02 s ,故选A;
可以用刻度尺测量出小车的位移大小,故选B;平均速度和瞬时速度的大小可以通过位移大小与对应的时间间隔计算出来,故选C、D。
(2)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,各个速度值如表所示。计算出B点速度的大小为________。
项目 vB vC vD vE vF
数值/(m·s-1) 0.479 0.560 0.640 0.721
请将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图乙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。(4分)
答案: (2)0.400 m/s　图见解析　
【解析】(2)每两个相邻的计数点之间有四个点未画出,则相邻的计数点之间的时间间隔为
T=5×0.02 s=0.1 s
根据速度公式可知,B点的瞬时速度
vB===0.400 m/s
根据计算出的B点速度及表中其他各点的速度在坐标系中描点连线,如图所示
(3)根据图像求出小车的加速度a=__________。(2分)
答案: (3)0.803 m/s2
【解析】(3)选用图像中距离较远的两点求解加速度误差更小,根据图像可知小车的加速度
a==≈0.803 m/s2

展开更多......

收起↑