第01講 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（分層練習(xí)）2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊(cè)）解析版

第第頁(yè)第01講實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1．如圖所示，這是用手拉動(dòng)紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的點(diǎn)跡，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的周期為，要計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度，下列做法中誤差最小的是（）A．測(cè)量出、兩點(diǎn)間的距離，利用平均速度的公式，得出B．測(cè)量出、兩點(diǎn)間的距離，利用平均速度的公式，得出C．測(cè)量出、兩點(diǎn)間的距離，利用平均速度的公式，得出D．測(cè)量出、兩點(diǎn)間的距離，利用平均速度的公式，得出【答案】B【詳解】AB．平均速度當(dāng)無(wú)限趨近于零時(shí)，平均速度就等于瞬時(shí)速度，所以時(shí)間越短，位移越小，平均速度越接近瞬時(shí)速度，誤差越小，A錯(cuò)誤B正確；CD．平均速度當(dāng)無(wú)限趨近于零時(shí)，平均速度就等于瞬時(shí)速度，但是當(dāng)無(wú)限趨近于零時(shí)，不是接近E點(diǎn)的位置，而是遠(yuǎn)離，所以誤差越來(lái)越大，CD錯(cuò)誤。故選B。2．在實(shí)驗(yàn)中，利用紙帶上的數(shù)據(jù)得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度后，以速度v為縱軸，以時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。某次實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)描出的點(diǎn)如圖所示。在直角坐標(biāo)系上一共描出了10個(gè)點(diǎn)。下列思考有道理的是（）①這10個(gè)點(diǎn)無(wú)論如何也不在一條直線上，因此小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖線不可能為一條直線，而應(yīng)為一條光滑的曲線②這10個(gè)點(diǎn)中有6個(gè)點(diǎn)雖然不在一條直線上，但它們?cè)谝粭l直線附近，只有F和B兩點(diǎn)離這條直線太遠(yuǎn)③在8個(gè)點(diǎn)當(dāng)中只有4個(gè)點(diǎn)能畫在一條直線上（A、D、G、I），有6個(gè)點(diǎn)不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車運(yùn)動(dòng)的規(guī)律④與直線偏差較小的點(diǎn)（C、E、H、J）可能是實(shí)驗(yàn)誤差造成的，而與直線偏離較大的點(diǎn)（B、F）則可能是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤造成的A．①③ B．②④ C．①② D．③④【答案】B【詳解】①②③由于實(shí)驗(yàn)存在誤差或錯(cuò)誤，所以這10個(gè)點(diǎn)中有8個(gè)點(diǎn)不可能完全在一條直線上，但緊挨在一條直線附近，只有F和B兩個(gè)點(diǎn)離這條直線遠(yuǎn)，用傾斜直線進(jìn)行連接，這條直線通過(guò)大部分的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)兩側(cè)分布均勻，此條直線可表示小車運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，①③錯(cuò)誤②正確。④在直線通過(guò)大多數(shù)的點(diǎn)，與直線偏差較小的點(diǎn)（C、E、H、J）可能是實(shí)驗(yàn)誤差造成的，而與直線偏離較大的點(diǎn)（B、F）則可能是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤造成的，④正確。故選B。3．（1）在做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，給你以下器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電池組、紙帶、復(fù)寫紙、小車、鉤碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板。其中不需要的器材是，還需要增添的器材有。（2）關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是。A．長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低B．在釋放小車前，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在低壓直流電源上E．小車運(yùn)動(dòng)時(shí)要保持紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面、木板平行F．作v--t圖象時(shí)，應(yīng)先描點(diǎn)后連線，并且要把描出的所有點(diǎn)都連接起來(lái)【答案】電池組低壓交流電源、刻度尺BCE【詳解】（1）[1][2]電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源，所以不需要的器材是電池組。為了得到小車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還需要刻度尺來(lái)測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，所以還需要低壓交流電源、刻度尺。（2）[3]A．長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜，但是可以一端高一端低，故A錯(cuò)誤；B．在釋放小車前，小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以能在紙帶上打出更多的點(diǎn)，有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，故B正確；C．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車，故C正確；D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在低壓交流電源上，故D錯(cuò)誤；E．小車運(yùn)動(dòng)時(shí)要保持紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面、木板平行，故E正確；F．作v--t圖象時(shí)，讓盡量多的點(diǎn)在圖線上，不在圖線上的點(diǎn)均勻分布在圖線的兩側(cè)，描繪成平滑的曲線，不要求所有的點(diǎn)都在圖線上，故F錯(cuò)誤。4．（1）在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中：要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，其電源頻率為50Hz，常用的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器使用的是（直流電，交流電），它們是每隔s打一個(gè)點(diǎn)。（2）在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中：除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下面儀器和器材中，必須使用的有（填選項(xiàng)代號(hào)）A．電壓合適的50Hz交流電源

B．電壓可調(diào)的直流電源C．刻度尺

D．秒表

E．天平（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列做法正確的是A．先釋放小車，再接通電源

B．先接通電源，再釋放小車C．將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處

D．將接好紙帶的小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處【答案】交流電0.02AC/CABD/DB【詳解】（1）[1]常用的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器使用的是交流電。[2]電源頻率為50Hz，則每隔打一個(gè)點(diǎn)。（2）[3]AB．電壓合適的50Hz交流電源，A正確，B錯(cuò)誤；C．刻度尺用來(lái)測(cè)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，C正確；D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就是計(jì)時(shí)儀器，不需要秒表，D錯(cuò)誤；E．實(shí)驗(yàn)是“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的，因此不需要天平測(cè)小車的質(zhì)量，E錯(cuò)誤。故選AC。（3）[4]A．先釋放小車，再接通電源，這樣紙帶利用率很低，紙帶上會(huì)得到很少的數(shù)據(jù)，會(huì)產(chǎn)生較大的實(shí)驗(yàn)誤差，A錯(cuò)誤；

[2]B．先接通電源，帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車，紙帶會(huì)得到充分利用，紙帶上會(huì)得到更多的數(shù)據(jù)，會(huì)減小實(shí)驗(yàn)誤差，B正確；CD．將接好紙帶的小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，小車會(huì)在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)更長(zhǎng)的距離，紙帶上會(huì)打出更多的計(jì)數(shù)點(diǎn)，從而得到更多的數(shù)據(jù)，C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。5．在探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)記錄了小車的運(yùn)動(dòng)情況。某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)的步驟如下：A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，放開(kāi)紙帶，再接通電源；B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，并接好電路；C．把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼；D．小車停止運(yùn)動(dòng)后，直接取下紙帶；E．將紙帶固定在小車尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔；F．換上新紙帶，再重復(fù)操作兩次，然后從各紙帶中選取一條點(diǎn)跡清晰的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟，并改正：(1)；(2)。(3)將以上步驟完善后，其合理的順序?yàn)??！敬鸢浮緼．應(yīng)該先接通電源，然后再釋放紙帶，這樣可以保持的打點(diǎn)的穩(wěn)定以及提高紙帶的利用率，盡量多在紙帶上打點(diǎn)。D．在結(jié)束后應(yīng)先斷開(kāi)電源后取走紙帶，防止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器又打出更多無(wú)用的點(diǎn)；BECADF【詳解】(1)[1]A．應(yīng)該先接通電源，然后再釋放紙帶，這樣可以保持的打點(diǎn)的穩(wěn)定以及提高紙帶的利用率，盡量多在紙帶上打點(diǎn)。(2)[2]D．在結(jié)束后應(yīng)先斷開(kāi)電源后取走紙帶，防止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器又打出更多無(wú)用的點(diǎn)；(3)[3]實(shí)驗(yàn)步驟要遵循先安裝器材后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原則進(jìn)行，最后選擇紙帶進(jìn)行處理；開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)拉住紙帶，將小車移至打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，打開(kāi)電源，再釋放紙帶；最后切斷電源，取下紙帶；重新實(shí)驗(yàn)三次，選擇紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；故正確的操作步驟為：BECADF。6．某探究小組的同學(xué)利用如圖甲所示的裝置“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”，圖乙是某次實(shí)驗(yàn)獲取的一段紙帶。請(qǐng)你根據(jù)題圖回答以下問(wèn)題：

（1）除了圖甲中標(biāo)出的器材外，還需要。A．彈簧測(cè)力計(jì)

B．刻度尺

C．天平

D．秒表（2）下列操作中正確的有。A．在釋放小車前，小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)放在長(zhǎng)木板的有滑輪一端C．應(yīng)先釋放小車，后接通電源

D．電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源（3）該同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間的距離如圖丙所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出。①試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并填入下表中：（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

速度數(shù)值（m/s）0.4000.41780.5600.640-其中m/s；②以打A點(diǎn)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，將B、C、D、E、F對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖丁所示的直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線（在坐標(biāo)圖像中畫圖）；

③由速度—時(shí)間圖像可得小車的加速度為。（結(jié)果保留兩位小數(shù)）【答案】BA0.721

0.80【詳解】（1）[1]小車受到的拉力是鉤碼通過(guò)細(xì)繩對(duì)小車作用，不需要彈簧秤和天平，紙帶上點(diǎn)跡間記錄時(shí)間由計(jì)時(shí)器測(cè)得，不需要秒表，距離需要刻度尺測(cè)量，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。（2）[2]A．在釋放小車前，小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故A正確；B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)放在長(zhǎng)木板沒(méi)有滑輪一端，故B錯(cuò)誤；C．為了充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源，后釋放小車，故C錯(cuò)誤；D．電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)使用220V的交流電源，故D錯(cuò)誤。故選A。（3）①[3]兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間間隔打F點(diǎn)的速度②[4]小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線如下

③[5]由速度—時(shí)間圖像的斜率可得小車的加速度7．某同學(xué)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了由靜止釋放被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E共5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰點(diǎn)間的距離如圖甲所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，電源頻率為。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的（填“左”或“右”）端是和小車相連的；（2）根據(jù)圖甲紙帶上的數(shù)據(jù)，算出打點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小，并將值填入下表中，結(jié)果保留3位有效數(shù)字；計(jì)數(shù)點(diǎn)BCD速度（3）以點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，將B、C、D各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中，并畫出圖線如圖乙所示。由圖可得小車的加速度大小為（保留2位有效數(shù)字），圖中圖線與縱軸的交點(diǎn)的物理意義是。

【答案】左打點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小【詳解】（1）[1]由于小車由靜止釋放，做加速運(yùn)動(dòng)，則有紙帶左端與小車相連。（2）[2]紙帶上每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，電源頻率為，可知紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為由中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，可得（3）[3]v?t圖像斜率大小表示加速度大小，則有[4]由于點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則圖線與縱軸交點(diǎn)為0時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小，即打點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小。8．同學(xué)們利用如圖所示裝置做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你完成下列有關(guān)問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)室提供如圖甲、乙兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，某實(shí)驗(yàn)小組決定使用電火花計(jì)時(shí)器，則應(yīng)選用圖中的（選填“甲”或“乙”）計(jì)時(shí)器。（2）另一實(shí)驗(yàn)小組使用的是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，圖中，接線正確的是（選填“甲”或“乙”）。（3）如圖甲所示為一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)（A點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)），相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，由此計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度。則vD=3.90m/s，vC=m/s，vB=1.38m/s，在如圖乙所示坐標(biāo)系中畫出小車的v-t圖線，并根據(jù)圖線求出a=。又將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)的速度的物理意義：?！敬鸢浮恳乙?.6412.6m/s2零時(shí)刻小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度【詳解】（1）[1]電火花計(jì)時(shí)器不用復(fù)寫紙，題圖乙中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是電火花計(jì)時(shí)器，題圖甲中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；（2）[2]電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是使用交變電源的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為8V，所以接線正確的是題圖乙；（3）[3]C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于BD段的平均速度，打C點(diǎn)時(shí)小車瞬時(shí)速度：vC=m/s=2.64m/s[4]由上述數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像如圖所示：[5]由圖線斜率可求得小車的加速度為a=m/s2=12.6m/s2[6]將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交，交點(diǎn)意義是零時(shí)刻小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度。9．如圖甲所示是運(yùn)用DIS實(shí)驗(yàn)的位移傳感器測(cè)定小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置圖。（1）固定在小車上的發(fā)射器不斷地向接收器發(fā)出短暫的超聲波脈沖和紅外線脈沖，從而測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的一些物理量。超聲波脈沖紅外線脈沖（填“快于”或“慢于”）。（2）圖乙是通過(guò)傳感器、數(shù)據(jù)采集器，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)所繪制的小車運(yùn)動(dòng)的速度?時(shí)間圖像。由該圖像可以求出小車加速度的大小為a＝m/s2；小車的運(yùn)動(dòng)方向是（選填“向左”或“向右”）運(yùn)動(dòng)。【答案】慢于1.2向右【詳解】（1）[1]頻率高于20000Hz的聲波叫超聲波，超聲波是機(jī)械波，紅外線是電磁波，因此超聲波脈沖“慢于”紅外線脈沖。（2）[2]由速度?時(shí)間圖像的斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正、負(fù)表示加速度的方向，則有可知加速度的大小為1.2m/s2，負(fù)號(hào)表示加速度的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。

[3]小車加速度的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，小車做勻減速運(yùn)動(dòng)，可知小車“向右”運(yùn)動(dòng)。10．（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用電壓約為