第5課時實驗一：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課時精練(分值：50分)1.(10分)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。

答案(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?x加速度大小a=x06?2x039(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.(8分)在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，實驗裝置如圖甲所示，某同學將電火花計時器接在頻率為50Hz的電源上。在打出的紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，共取了1、2、3、4、5、6六個計數(shù)點，如圖乙所示。(1)(2分)圖甲中電火花計時器所接的電源為(選填“8V”或“220V”)交流電源。

(2)(2分)圖乙中計數(shù)點2的讀數(shù)為cm。

(3)(2分)打下圖乙中計數(shù)點3時，小車的速度為m/s(結果保留2位有效數(shù)字)。

(4)(2分)該同學從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成幾段，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”)。

答案(1)220V(2)3.65(3.64、3.66、3.67、3.68均可)(3)0.28(或0.27)(4)可行解析(1)電火花計時器接220V交流電源。(2)刻度尺最小刻度為毫米，估讀一位，所以計數(shù)點2的讀數(shù)為3.65cm。(3)打計數(shù)點3時，小車的速度大小為v=9.15cm?3.65cm2×0.1s(4)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.(9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)(2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：。

答案(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=4.50×10(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.(9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)(4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圖像為過原點直線，如圖戊所示，其斜率為k0，則答案(2)右9.6(4)8.475(8.474或8.476均可)(6)k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?x25=9.6m/s2(4)螺旋測微器的精確值為0.01mm，由題圖丙可知鐵球的直徑為d=8mm+47.5×0.01mm=8.475mm(6)小球經(jīng)過光電門的擋光時間很短，可認為擋光過程的平均速度等于小球經(jīng)過光電門時的速度，則有v=dt，根據(jù)運動學公式v2=2gh，聯(lián)立可得1t2=2gd2h，可知1t2-h圖像的斜率為k5.(14分)(2023·全國甲卷·23)某同學利用如圖(a)所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關數(shù)據(jù)如圖(b)所示。(1)(4分)已知打出圖(b)中相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔均為0.1s。以打出A點時小車位置為初始位置，將打出B、C、D、E、F各點時小車的位移Δx填到表中，小車發(fā)生相應位移所用時間和平均速度分別為Δt和v，表中ΔxAD=cm，vAD=cm/位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.30v(cm/s)66.073.0v87.394.6(2)(2分)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度v隨時間Δt的變化關系，如圖(c)所示。在圖中補全實驗點。(3)(4分)從實驗結果可知，小車運動的v-Δt圖線可視為一條直線，此直線用方程v=kΔt+b表示，其中k=cm/s2，b=cm/s(結果均保留3位有效數(shù)字)。

(4)(4分)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出A點時小車速度大小vA=，小車的加速度大小a=(結果用字母k、b表示)。

答案(1)24.0080.0(2)見解析圖(3)70.059.0(4)b2k解析(1)根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)可得ΔxAD=xAB+xBC+xCD=6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm，平均速度vAD=ΔxAD(2)根據(jù)第(1)小題結果補全實