第一章第5練實(shí)驗(yàn)一：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律[分值：50分]1.(6分)(2025·江蘇省百師聯(lián)盟聯(lián)考)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律：(1)(2分)某同學(xué)選用如圖甲所示的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則應(yīng)按(選填“乙”“丙”或“丁”)圖中的方法連接電源。

(2)(4分)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的其中一條紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖戊所示，相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、…、s8，時(shí)間間隔均為T。打下紙帶上D點(diǎn)時(shí)，小車的速度大小為，下列計(jì)算小車加速度大小的式子中，最優(yōu)的是(填正確選項(xiàng)前的字母)。

A.a＝17B.a＝16C.a＝15D.a＝142.(10分)(2025·江蘇常州市開學(xué)考)某班級(jí)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接頻率為50Hz的交流電源，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)，每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)A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)點(diǎn)未畫出。(1)(2分)請(qǐng)依據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，計(jì)算打下B點(diǎn)時(shí)的小車瞬時(shí)速度大小vB＝m/s(結(jié)果保留3位小數(shù))；

(2)(2分)班級(jí)內(nèi)甲、乙、丙三個(gè)小組采用了不同的數(shù)據(jù)處理方法，甲小組充分利用紙帶，直接計(jì)算小車加速度a甲＝m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；

(3)(4分)乙小組根據(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)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度(vB由第一問(wèn)結(jié)果可知)；速度vBvCvDvEvF數(shù)值(m·s－1)0.4790.5600.6400.721①以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)變化的關(guān)系圖線；②由所畫v－t圖像求出小車加速度為a乙＝m/s2(結(jié)果保留2位小數(shù))；

(4)(2分)如圖丙，丙小組用以下方法繪制了小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖像：先把紙帶每隔0.1s剪斷，得到若干短紙條，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙下端對(duì)齊，作為時(shí)間坐標(biāo)軸，標(biāo)出時(shí)間。最后將紙條上端中心連起來(lái)，于是得到v－t圖像。你認(rèn)為這種方法合理嗎？如果你認(rèn)為合理，請(qǐng)根據(jù)這種方法計(jì)算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a丙＝m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

3.(8分)(2022·遼寧卷·12)某同學(xué)利用如圖所示的裝置測(cè)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(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過(guò)光電傳感器。光電傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過(guò)光電傳感器的時(shí)間間隔Δt。(1)(2分)除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要(填“天平”或“刻度尺”)；

(2)(2分)該同學(xué)測(cè)得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm，記錄時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如表所示；編號(hào)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號(hào)為3的遮光帶通過(guò)光電傳感器的平均速度大小為v3＝m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；

(3)(2分)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過(guò)光電傳感器的時(shí)間間隔為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝(用d、Δt1、Δt2表示)；

(4)(2分)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?qǐng)寫出一條可能的原因：。4.(15分)利用如圖所示的裝置，某同學(xué)設(shè)計(jì)了DIS兩種實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定斜面上運(yùn)動(dòng)滑塊的瞬時(shí)速度。(1)(6分)方法一：遮光板固定在滑塊中央，事先測(cè)定遮光板的寬度為L(zhǎng)(很窄)。當(dāng)滑塊經(jīng)過(guò)斜面上的B點(diǎn)時(shí)，固定在B點(diǎn)的光電門(圖中沒有畫出)測(cè)出遮光板經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的時(shí)間為Δt，則遮光板經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度為。若滑塊不能視為質(zhì)點(diǎn)，則測(cè)得的速度與滑塊最右端到達(dá)B的速度相比(填“偏大”“相等”或“偏小”)。

(2)(9分)方法二：將遮光板固定在滑塊最右端(對(duì)齊)，從斜面上靜止釋放滑塊，固定在B點(diǎn)的光電門測(cè)出遮光板經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的時(shí)間為Δt，更換不同的遮光板寬度L并測(cè)出對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt。多次實(shí)驗(yàn)，則每次釋放滑塊___________(填“一定”或“不一定”)從同一位置靜止釋放，測(cè)量多組數(shù)據(jù)后作出圖像(對(duì)應(yīng)物理量字母)為一條不過(guò)原點(diǎn)的直線，且該線的即為滑塊剛到達(dá)B點(diǎn)的速度。

5.(11分)小華利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。先將木板左端墊高，以平衡阻力。然后小車右端用細(xì)繩跨過(guò)定滑輪和一個(gè)鉤碼相連，鉤碼下落，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)。(1)(2分)平衡阻力時(shí)，小車左端(選填“需要”或“不需要”)和紙帶相連。

(2)(3分)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)所如圖乙所示，圖中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為0.1s。以打出A點(diǎn)時(shí)小車位置為初始位移，得到位移區(qū)間AB、AC、AD、AE、AF的平均速度見表格：位移區(qū)間ABACADAEAFΔt/s0.10.20.30.40.5v/(cm·s－1)66.073.080.087.394.6請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖丙上補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，作出v－Δt圖線。(3)(3分)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，小車運(yùn)動(dòng)的v－Δt圖線可視為一條直線，從圖線可得到打出A點(diǎn)時(shí)小車速度大小vA＝cm/s。

(4)(3分)設(shè)v－Δt圖線的斜率為k，可得到小車的加速度大小a＝。

參考解析1.(1)丁(2)s4解析(1)如圖甲所示的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為電火花計(jì)時(shí)器，工作電壓為交流220V，則應(yīng)按丁圖中的方法連接電源。(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度可知vD＝sA選項(xiàng)式子整理可得a＝s只用到了s8、s1兩個(gè)數(shù)據(jù)，誤差較大，A不是最優(yōu)的式子，故A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)式子整理可得a＝s只用到了s8、s7、s2、s1四個(gè)數(shù)據(jù)，誤差較大，B不是最優(yōu)的式子，故B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)式子整理可得a＝s只用到了s8、s7、s6、s3、s2、s1六個(gè)數(shù)據(jù)，誤差較大，C不是最優(yōu)的式子，故C錯(cuò)誤；根據(jù)逐差法可知s5－s1＝4a1T2s6－s2＝4a2T2s7－s3＝4a3T2s8－s4＝4a4T2又a＝14(a1＋a2＋a3＋a4聯(lián)立可得小車加速度表達(dá)式為a＝14用到了測(cè)量的八個(gè)數(shù)據(jù)，誤差最小，是最優(yōu)的式子，故D正確。2.(1)0.400(2)0.80(3)①見解析圖②0.80(4)0.80解析(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T＝51f＝5×150s＝0.1根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程平均速度，可得打下B點(diǎn)時(shí)的小車瞬時(shí)速度大小vB＝xAC2T＝8(2)根據(jù)逐差法求出小車加速度為a甲＝xDG-xAD(3T)2＝33.61-13.20-13.209×0.(3)①小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線為②v－t圖像的斜率表示加速度，小車加速度為a乙＝ΔvΔt＝0.721-0.3200.5m/s(4)因?yàn)榧魯嗟募垘玫臅r(shí)間都是t＝0.1s，即時(shí)間t相等，所以紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比，而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，最后得出結(jié)論紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比，還等于各段紙帶中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻的速度之比。因此該做法是合理的。v－t圖像的斜率表示加速度，小車運(yùn)動(dòng)的加速度為a丙＝ΔvΔt＝0.721-0.4000.55-0.15m/s3.(1)刻度尺(2)1.5(3)2(4)光柵板受到空氣阻力的作用解析(1)該實(shí)驗(yàn)測(cè)量重力加速度，不需要天平測(cè)質(zhì)量；需要用刻度尺測(cè)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(jì)算公式可知v＝dΔt＝4.50(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻的速度，有v1＝dΔt1，v2＝dΔt2，v2＝可得g＝2d(4)光柵板下落過(guò)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LΔ縱截距解析(1)因?yàn)闃O短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度，可知vB＝L光電計(jì)時(shí)器記錄到遮光板經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的時(shí)間不可能很小，所以上述的瞬時(shí)速度vB實(shí)際是遮光板通過(guò)B點(diǎn)的平均速度，滑塊加速運(yùn)動(dòng)，所以測(cè)得的速度大于滑塊最右端到達(dá)B的速度。(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度時(shí)間關(guān)系有LΔt＝vB＋aΔt2，所以為了保證每次到達(dá)B點(diǎn)速度相同，每次釋放滑塊一定從同一位置靜止釋放，則測(cè)量多組數(shù)據(jù)后作出LΔ5.(1)需要(2)見解析圖(3)59(4)2k解