1 实验：探究小车速度随时间变化的规律知识点题库

小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端．小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据．则以下表述正确的是（）

实验次数	不同的挡光片	通过光电门的时间（s）	速度（m/s）
第一次	Ⅰ	0.23044	0.347
第二次	Ⅱ	0.17464	0.344
第三次	Ⅲ	0.11662	0.343
第四次	Ⅳ	0.05850	0.342

A . 四个挡光片中，挡光片Ⅰ的宽度最小 B . 四个挡光片中，挡光片Ⅲ的宽度最小 C . 四次实验中，第一次实验测得速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 D . 四次实验中，第四次实验测得速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度

某同学在做《探究小车速度随时间变化的规律》实验时，实验装置如图甲所示，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，如图乙所示，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个计数点．各计数点到0计数点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s．试完成下列问题：

（1）打点计时器是一种计时仪器，其工作时电源频率为50Hz，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是（填“直流电”或“交流电”），每隔 s打一个点．
（2） “接通打点计时器电源”和“释放小车让纸带开始运动”，这两个操作的时间顺序关系是

A . 先接通电源，后释放小车让纸带运动 B . 先释放小车让纸带运动，再接通电源 C . 接通电源的同时释放小车让纸带运动 D . 先让纸带运动或先接通电源都可以
（3）根据纸带上各个计数点间的距离，表格中已计算出打下五个计数点时小车的瞬时速度，请你画出v﹣t图线．
计数点序号
1
2
3
4
5
计数点对应的时刻
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
小车的瞬时速度
0.40
0.48
0.56
0.64
0.72
（4）由图象丙求出小车运动的加速度a=m/s²；打点计时器打0计数点时，小车运动的速度v=m/s．（答案保留2位有效数字）

某实验小组在暗室中用“滴水法”测重力加速度的大小，用频闪仪发出的白色闪光将每隔相等时间滴下的水滴照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，看到一串仿佛固定不动的水滴悬在空中，这时拍下部分水滴的照片．已知此时频闪仪的闪光频率为30Hz，从照片中竖直固定在水滴边上的刻度尺读出的数据如图所示，则照片中第7个水滴的速度v₂m/s；由测量数据求得当地重力加速度大小g=m/s² ．（计算结果均保留三位有效数字）．

用电磁打点计时器、光滑平板、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律，如图所示是某同学即将释放小车前的实验装置图，该装置图中有3处明显错误，它们分别是：

（1）；
（2）；
（3）。

在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C、D、E、F七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度的对照情况如图所示．

（1）由图可以知道，A、B两点的时间间隔是s，A点到D点的距离是cm，D点到G点的距离是cm；
（2）通过测量不难发现，（s_BC﹣s_AB）与（s_CD﹣s_BC）、与（s_DE﹣s_CD）、…基本相等．这表明，在实验误差允许的范围之内，拖动纸带的小车做的是运动；
（3）经过合理的数据处理后，可以求得加速度的a=m/s²；
（4）还可以求出，打B点时小车的瞬时速度v_B=m/s．

用图1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O(t=0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。

c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作D₁、D₂、D₃、D₄、D₅……

d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐系，在坐标纸上描点，如图3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，还需要使用的有和 (填选项前的字母)。

A . 电压合适的50Hz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）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v-t图像。
（3）观察v-t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是。v-t图像斜率的物理意义是。
（4）描绘v-t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 $\text{[math]}$ 表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对△t的要求是（选填“越小越好”或“与大小无关”)：从实验的角度看，选取的△x大小与速度测量的误差(选填“有关”或“无关”)。
（5）早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。

（1）在“探究小车速度随时间变化规律的实验中下列说法正确的是（_______）

A . 电火花计时器正常工作时,其打点的周期取决于交流电压的高低 B . 电火花计时器应接在220的交流电源上工作 C . 打点计时器连续工作时间很短,应注意打点之后要立即关闭电源 D . 开始实验时,应先接通电源,后释放小车
（2）某同学实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带如图所示,已知连续打点间隔为T,纸带每间隔4个点取一计数点,其中 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则打D点处瞬时速度大小是m/s,计算小车运动的加速度的表达式为（用题中所给字母表示)，加速度大小是 $\text{[math]}$ (计算结果均保留两位有效数字)
（3）另一个同学在测定时,得到了几条较为理想的纸带,依打点时间顺序编号为0、1、2、3、4、5,由于不小心,纸带被撕断了,如下图所示。则在B，C，D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应是

某同学用如图所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。

（1）图中仪器A是电火花打点计时器，使用220V（选填“交流”或“直流”）电源，释放小车前，小车应停在（选填“靠近”或“远离”）仪器A的位置。
（2）下列是该实验中的一部分基本步骤：
A ．释放小车，让小车带着纸带运动
B ．安装纸带
C ．把电火花打点计时器固定好
D ．接通电源，进行打点
以上步骤的正确顺序是。

用图甲的装置研究物体的落体运动（所需电源装置没有画出），已知打点计时器打点的周期为T，图乙是某次实验得到的一条纸带。请按题目要求作答：

（1）可以判断，连接下落物体的夹子夹在图乙纸带的（选填“左”或“右”）端；
（2）若s₂=5.32cm，s₃=6.84cm，T=0.02s.则在纸带上打下点A时物体的速度v_A=m/s（结果保留3位有效数字）；
（3）若用逐差法计算加速度，则该下落物体的加速度a=（用T和纸带上标出的所有位移符号表示）。

在探究小车速度随时间变化规律的实验中：

（1）图甲、乙是两种打点计时器，其中图（填“甲”或“乙”）是电火花计时器。
（2）下图是实验中打出的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F为连续选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，则小车在E点的瞬时速度大小为 $\text{[math]}$ ，运动的加速度大小为 $\text{[math]}$ （计算结果均保留3位有效数字，所用电源频率 $\text{[math]}$ ）。
（3）按下图（a）将纸带沿计数点剪断得到6段纸带，由短到长并排贴在坐标中，各段紧靠但不重叠。最后将各纸带上端中心点连起来可得到一条直线，如图（b）。几位同学对图（b）提出了不同的理解和处理方案：
①小明同学认为，若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纵轴表示相邻计数点距离 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 、2、3、4、5、6），则所连直线的斜率表示（填序号）。
A．各计数周期内的位移 B．各计数点的瞬时速度
C．纸带运动的加速度 D．相邻计数点的瞬时速度的变化
②小华同学认为，若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纸带长度依次表示 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 、2、3、4、5、6），则所连直线的斜率表示小车运动的。

某同学用如图所示装置测当地重力加速度。电磁铁和光电门固定在铁架台上，实验中已测得的铁球的直径为D。

（1）给电磁铁通电，将铁球吸附在电磁铁下面，给电磁铁断电，小球自由下落通过光电门，与光电门连接的数字计时器显示小球通过光电门的遮光时间为 $\text{[math]}$ ，则小球通过光电门的速度大小为 $\text{[math]}$ ；（用测量的物理量符号表示）
（2）保持电磁铁的位置不变，记录第一次光电门的位置，再下调光电门的位置，重复实验，记录小球通过改变位置后的光电门遮光时间 $\text{[math]}$ ，测得光电门前后两次的位置高度差为h，由此求得当地的重力加速度 $\text{[math]}$ 。（用测量的物理量符号表示）
（3）若考虑空气阻力的影响，且操作无误，则实验中测得的重力加速度（填“大于”“小于”或“等于”）当地实际的重力加速度。

计数点序号	1	2	3	4	5
计数点对应的时刻	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
小车的瞬时速度	0.40	0.48	0.56	0.64	0.72

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