【创新】高中物理一轮复习课后习题：第1章 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度

实验一测量做直线运动物体的瞬时速度1.[2023·浙江1月选考，16(1)]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。(1)需要的实验操作有(多选);

A.调节滑轮使细线与轨道平行B.倾斜轨道以平衡阻力C.小车靠近打点计时器静止释放D.先接通电源再释放小车(2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打计数点2时小车的速度大小为m/s(结果保留3位有效数字)。

答案(1)ACD(2)2.75(2.70~2.80均可)1.48(1.45~1.50均可)解析(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，A正确;该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道平衡阻力，B错误;为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，先接通电源再释放小车，C、D正确。(2)计数点1的读数为2.75cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，打点周期T=0.02s，打计数点2时小车的速度大小为v2=x132T=(8.65−2.75)×10−22.(2024·上海徐汇模拟)采用光电门传感器测量速度时，实验装置如图(a)所示，光电门传感器固定在导轨上，使固定有挡光片的小车沿倾斜导轨下滑。(1)更换宽度Δx不同的挡光片，每次由同一位置静止释放小车，将挡光时间Δt记录在表格内。其中挡光时间最短的应是序号，平均速度最小的应是序号，挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号的平均速度。

实验序号1234挡光片宽度Δx/cm6421挡光时间Δt/s平均速度v/(m·s－1)(2)将表中平均速度v和挡光时间Δt的数据绘制成v－Δt图像，经计算机拟合得到的函数关系如图(b)所示。则小车运动的加速度a=m/s2(保留3位有效数字)，图像截距0.8211的物理含义是:。

答案(1)444(2)1.33挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度解析(1)由于速度与通过光电门的时间的乘积为挡光片的宽度，由题中数据可知其中挡光时间最短的应是序号4;由图可知，平均速度最小的应是序号4;挡光片通过光电门的时间越短，测得的平均速度越接近挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度，则挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号4的平均速度。(2)根据Δx=v0Δt+12a(Δt)2可得v=ΔxΔt=v0+12aΔt，由题图(b)可知k=12a可得小车运动的加速度大小为a=1.33m/s2，其中图像截距v0=0.8211m/s故图像截距0.8211的物理含义是挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度。3.(2025·重庆巴蜀中学期末)某实验小组用图甲所示的装置“研究匀变速直线运动的规律”，实验步骤如下:①在斜面上靠近底端的适当位置A处安装光电门，连接数字毫秒计，并确保小球在斜面上运动时球心可以通过光电门发射孔与接收孔的连线;②用游标卡尺测量小球的直径d;③将小球从斜面上适当位置B处，由静止开始释放，从数字毫秒计中读出小球通过光电门的挡光时间Δt;④通过固定在斜面上的刻度尺测出A、B之间的距离l;⑤改变小球释放位置，重复步骤③④，完成多次测量并记录数据。(1)用游标卡尺测量小球的直径d时，游标卡尺的读数如图乙所示，则d=mm;某次实验中，测得Δt=11.60ms，则小球通过光电门的瞬时速度v=m/s(结果保留2位有效数字)。

(2)若采用如图丙所示的图像法求小球的加速度，可以选用(填正确答案标号)。

A.l－Δt图像 B.l－1ΔC.l－1Δt2图像 D.l－Δ(3)根据上述图像得到直线的斜率为k，则小球的加速度为(用题中出现的字母表示)。

答案(1)5.000.43(2)C(3)d解析(1)游标卡尺读数为d=5mm+0.05×0mm=5.00mm小球通过光电门的瞬时速度v=dΔt=5.00×10−311.60×(2)小球由B处运动到A处的过程中做匀加速运动，由运动学公式得v2=2al即dΔt解得l=d22a·1Δt2，可知l(3)根据l=d22a·1Δt2故小球的加速度a=d24.(2025·黑龙江大庆模拟)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时速度平方与位移的关系。小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。(1)已知图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移x填到表中，设小车各点对应速度的平方为v2，则表中xAD=cm，vB2=m2/s位移区间ABACADAEAFx(cm)10.522.0xAD48.062.5速度平方BCDEv2(m2/s2)vB21.441.691.96(2)根据表中数据得到小车平均速度v2随位移x的变化关系，如图(c)所示。(3)从实验结果可知，小车运动的v2－x图线可视为一条直线，此直线用方程v2=kx+b表示，其中k=m/s2，b=m2/s2(结果均保留2位有效数字)。

(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，则打出A点时小车速度大小vA=，小车的加速度大小a=(结果用字母k、b表示)。

答案(1)34.51.21(3)2.01.0(4)bk解析(1)由题图(b)可知xAD=xAB+xBC+xCD代入得xAD=10.5cm+11.5cm+12.5cm=34.5cm由图(b)知，B点速度为vB=x代入得vB=(10.5+11.5)×10−22×0.1则vB2=1.21m2/s(3)由题图(c)可知，当x=0.25m时，v2=1.5m2/s2，则k=Δv2Δx=1.5−1.00.25m/s由v2－x图像知截距b=1.0m2/s2。(4)由匀变速直线运动的速度与位移关系式知v2－v02=2ax，结合v2－x图像得直线方程知v2－b则可知vA2=b，代入得vA同理知k=2a则a=k25.(2024·湖南长沙模拟)某兴趣小组想利用手机的连拍功能探究物块在斜面上的运动规律，实验设计如图甲所示，小球与物块用跨过光滑轻滑轮的轻绳连接，且小球的质量大于物块的质量，轻绳与物块相连的一端与斜面平行，与小球相连的一端竖直，小球旁边固定一刻度尺。一位同学将物块由静止释放，另一位同学用手机的连拍功能对小球的下落过程进行连续拍照。已知手机每秒拍摄20张照片，某同学从第一张开始每隔一张取出一张照片，得到五张图片中小球的位置，分别标记为A、B、C、D、E，如图乙所示。(1)图乙中小球下端的位置分别是xA=10.68cm，xB=cm，xC=22.75cm，xD=32.43cm，xE=44.54cm;该小组分析这些数据后发现物块在相邻相等时间内的位移之差相等，得到物块做匀加速直线运动的结论。

(2)物块运动的加速度大小为m/s2(结果保留2位有效数字)。

(3)小球经过D位置时，物块的瞬时速度大小为m/s(结果保留2位有效数字)。

(4)关于本实验的部分操作及误差，下列说法正确的是。

A.刻度尺应固定在竖直平面内B.斜面粗糙会带来偶然误差C.轻绳与斜面不平行会带来系统误差答案(1)15.50(2)2.4(3)1.1(4)AC解析(1)根据题图乙，可知刻度尺的分度值为1mm，则刻度尺的读数为xB=15.50cm。(2)由题意可知，手机连拍照片的时间间隔T0=120则题中相邻图片的时间间隔T=2T0=0.1s由逐差法可得物块运动的加速度大