第5練實驗一：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律分值：50分1.(10分)(2024·山東泰安市期中)實驗小組利用如圖甲所示的裝置探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，打點計時器所接交流電源的頻率為50Hz。(1)(2分)實驗操作前，平衡阻力(選填“需要”或“不需要”)。

(2)(4分)規(guī)范操作后，得到一條紙帶，以紙帶上能夠看清的某個點作為0點，每5個點取一個計數(shù)點，測量各計數(shù)點與0點的距離，如圖乙所示，則紙帶上打計數(shù)點2時小車速度大小v2＝m/s；小車運動的加速度大小a＝m/s2(結果均保留3位有效數(shù)字)。

(3)(4分)某次實驗中交流電源的頻率發(fā)生了變動，頻率變成了49Hz，但做實驗的同學仍按照50Hz進行數(shù)據(jù)處理，那么速度的測量值與實際值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)，該誤差屬于(選填“系統(tǒng)”或者“偶然”)誤差。

2.(10分)某同學利用實驗室實驗裝置進行“探究勻變速直線運動規(guī)律”的實驗。如圖甲是實驗得到紙帶的一部分，每相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出。相鄰計數(shù)點的間距已在圖中給出，打點計時器電源頻率為50Hz。(1)(2分)小車的加速度大小為m/s2(結果保留3位有效數(shù)字)。

(2)(6分)另一同學通過多次操作從其中選擇了一條比較清晰的紙帶，并選取了第一個比較清晰的點為計數(shù)點O，并依次計算出到O點的距離x與所用時間t的比值xt，作出xt-t的圖像，如圖乙所示，坐標系中已標出的坐標值為已知量，則O點的速度為v0=，加速度為a=(均用b、c、d表示)(3)(2分)該同學從每一個計數(shù)點處將紙剪開分成幾段，將這些紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在坐標系中，如圖丙所示，最后將紙帶上端中心連起來，于是得到v-t圖像，用該圖像探究小車速度隨時間變化的規(guī)律是否可行？(選填“可行”或“不可行”)。

3.(10分)(2022·遼寧卷·12)某同學利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt。(1)(2分)除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要(填“天平”或“刻度尺”)；

(2)(2分)該同學測得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm，記錄時間間隔的數(shù)據(jù)如表所示；編號1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3＝m/s(結果保留兩位有效數(shù)字)；

(3)(3分)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝(用d、Δt1、Δt2表示)；

(4)(3分)該同學發(fā)現(xiàn)所得實驗結果小于當?shù)氐闹亓铀俣?，請寫出一條可能的原因：。

4.(10分)利用如圖所示的裝置，某同學設計了DIS兩種實驗方法測定斜面上運動滑塊的瞬時速度。(1)(4分)方法一：遮光板固定在滑塊中央，事先測定遮光板的寬度為L(很窄)。當滑塊經(jīng)過斜面上的B點時，固定在B點的光電門(圖中沒有畫出)測出遮光板經(jīng)過B點的時間為Δt，則遮光板經(jīng)過B點的速度為。若滑塊不能視為質點，則測得的速度與滑塊最右端到達B的速度相比(填“偏大”“相等”或“偏小”)。

(2)(6分)方法二：將遮光板固定在滑塊最右端(對齊)，從斜面上靜止釋放滑塊，固定在B點的光電門測出遮光板經(jīng)過B點的時間為Δt，更換不同的遮光板寬度L并測出對應的時間Δt。多次實驗，則每次釋放滑塊(填“一定”或“不一定”)從同一位置靜止釋放，測量多組數(shù)據(jù)后作出圖像(對應物理量字母)為一條不過原點的直線，且該線的即為滑塊剛到達B點的速度。

5.(10分)物理實驗課上，甲、乙兩同學自主設計實驗方案測當?shù)氐闹亓铀俣?，方案如下：甲同學的方案：(1)如圖甲所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，重物接上紙帶，紙帶穿過打點計時器。打開電源，釋放紙帶，讓重物做自由下落運動，得到紙帶。(2)(5分)打出的紙帶如圖乙所示，連續(xù)打出的實驗點作為計數(shù)點1、2、3、4、5、6、7、8、9等，電源的頻率為50Hz，實驗時紙帶的(選填“左”或“右”)端應和重物相連接，由紙帶所示數(shù)據(jù)可算出當?shù)氐闹亓铀俣葹閙/s2(結果保留兩位有效數(shù)字)。

乙同學的方案：(3)如圖丙所示，讓小鐵球從A點自由下落，下落過程中經(jīng)過A點正下方的光電門B時，光電計時器記錄下小球通過光電門時間t，注意：圖中未畫出光電門B所接計時器。(4)(2分)用螺旋測微器測量鐵球的直徑，如圖丁所示，則其直徑為d＝mm；

(5)用刻度尺測量出AB之間距離h；(6)(3分)調整AB之間距離h，記錄下小球通過光電門B的時間t，多次重復上述過程。以1t2為縱軸，以h為橫軸，理論上，1t2－h(huán)圖像為過原點直線，如圖戊所示，其斜率為k0，則g

答案精析1.(1)不需要(2)0.5041.50(3)偏大系統(tǒng)解析(1)本實驗是探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，因此不需要平衡阻力。(2)相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T＝0.1s，打計數(shù)點2時小車速度大小v2＝x03-x01加速度大小a＝x06-2x039T(3)根據(jù)頻率與周期之間的關系T＝1f可知，頻率變小，則周期變大，發(fā)生相同位移所用的時間變長，因此仍按50Hz2.(1)2.86(2)b2(c-b解析(1)由于每兩個計數(shù)點之間還有四個計時點，則相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T=5×0.02s=0.1s小車的加速度大小a=xAD(16.29+13.43+10.59-7.72-4.88-2.01)×10-2≈2.86m/s2(2)物體做勻加速直線運動，根據(jù)位移—時間公式x=v0t+12at2則xt=v0+1結合題圖乙可知O點的速度為v0=b，圖像的斜率k=12a=c則加速度為a=2((3)因為紙帶的長度除以時間是這一段的平均速度，而平均速度可看成中間時刻的瞬時速度，因為剪后每條紙帶對應的時間都是0.1s，所以可以用紙帶的長度代替速度，所以此方案可行。3.(1)刻度尺(2)1.5(3)(4)光柵板受到空氣阻力的作用解析(1)該實驗測量重力加速度，不需要天平測質量；需要用刻度尺測量遮光帶(透光帶)的寬度，故需要刻度尺。(2)根據(jù)平均速度的計算公式可知v＝dΔt＝4.50×(3)根據(jù)勻變速直線運動的平均速度等于中間時刻的速度，有v1＝dΔt1，v2＝dΔt2，v2＝可得g＝2d(4)光柵板下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。4.(1)LΔt偏大(2)一定L縱截距解析(1)因為極短時間內的平均速度等于瞬時速度，可知vB＝L光電計時器記錄到遮光板經(jīng)過B點的時間不可能很小，所以上述的瞬時速度vB實際是遮光板通過B點的平均速度，滑塊加速運動，所以測得的速度大于滑塊最右端到達B的速度。(2)根據(jù)勻變速直線運動速度時間關系有LΔt＝vB+aΔt2，所以為了保證每次到達B點速度相同，每次釋放滑塊一定從同一位置靜止釋放，則測量多組數(shù)據(jù)后作出LΔt5.(2)右9.6(4)8.475(8.474或8.476均可)(6)解析(2)重物做勻加速直線運動，相等時間間隔內通過的位移越來越大，則打點間距越來越大，可知實驗時紙帶的右端應和重物相連接；由題圖乙紙帶數(shù)據(jù)，可得x2＝2.02cm，x7＝3.94cm根據(jù)x7－x2＝5gT2，則有g＝x7(3.9