第一章　第5练　实验一：探究小车速度随时间变化的规律-2026版一轮复习

第5练实验一：探究小车速度随时间变化的规律分值：50分1.(10分)(2024·山东泰安市期中)实验小组利用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律，打点计时器所接交流电源的频率为50Hz。(1)(2分)实验操作前，平衡阻力(选填“需要”或“不需要”)。

(2)(4分)规范操作后，得到一条纸带，以纸带上能够看清的某个点作为0点，每5个点取一个计数点，测量各计数点与0点的距离，如图乙所示，则纸带上打计数点2时小车速度大小v2＝m/s；小车运动的加速度大小a＝m/s2(结果均保留3位有效数字)。

(3)(4分)某次实验中交流电源的频率发生了变动，频率变成了49Hz，但做实验的同学仍按照50Hz进行数据处理，那么速度的测量值与实际值相比(选填“偏大”“偏小”或“不变”)，该误差属于(选填“系统”或者“偶然”)误差。

2.(10分)某同学利用实验室实验装置进行“探究匀变速直线运动规律”的实验。如图甲是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出，打点计时器电源频率为50Hz。(1)(2分)小车的加速度大小为m/s2(结果保留3位有效数字)。

(2)(6分)另一同学通过多次操作从其中选择了一条比较清晰的纸带，并选取了第一个比较清晰的点为计数点O，并依次计算出到O点的距离x与所用时间t的比值xt，作出xt-t的图像，如图乙所示，坐标系中已标出的坐标值为已知量，则O点的速度为v0=，加速度为a=(均用b、c、d表示)(3)(2分)该同学从每一个计数点处将纸剪开分成几段，将这些纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐标系中，如图丙所示，最后将纸带上端中心连起来，于是得到v-t图像，用该图像探究小车速度随时间变化的规律是否可行？(选填“可行”或“不可行”)。

3.(10分)(2022·辽宁卷·12)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。(1)(2分)除图中所用的实验器材外，该实验还需要(填“天平”或“刻度尺”)；

(2)(2分)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50cm，记录时间间隔的数据如表所示；编号1遮光带2遮光带3遮光带…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝m/s(结果保留两位有效数字)；

(3)(3分)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g＝(用d、Δt1、Δt2表示)；

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(4)(3分)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：。

4.(10分)利用如图所示的装置，某同学设计了DIS两种实验方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度。(1)(4分)方法一：遮光板固定在滑块中央，事先测定遮光板的宽度为L(很窄)。当滑块经过斜面上的B点时，固定在B点的光电门(图中没有画出)测出遮光板经过B点的时间为Δt，则遮光板经过B点的速度为。若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比(填“偏大”“相等”或“偏小”)。

(2)(6分)方法二：将遮光板固定在滑块最右端(对齐)，从斜面上静止释放滑块，固定在B点的光电门测出遮光板经过B点的时间为Δt，更换不同的遮光板宽度L并测出对应的时间Δt。多次实验，则每次释放滑块(填“一定”或“不一定”)从同一位置静止释放，测量多组数据后作出图像(对应物理量字母)为一条不过原点的直线，且该线的即为滑块刚到达B点的速度。

5.(10分)物理实验课上，甲、乙两同学自主设计实验方案测当地的重力加速度，方案如下：甲同学的方案：(1)如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，重物接上纸带，纸带穿过打点计时器。打开电源，释放纸带，让重物做自由下落运动，得到纸带。(2)(5分)打出的纸带如图乙所示，连续打出的实验点作为计数点1、2、3、4、5、6、7、8、9等，电源的频率为50Hz，实验时纸带的(选填“左”或“右”)端应和重物相连接，由纸带所示数据可算出当地的重力加速度为m/s2(结果保留两位有效数字)。

乙同学的方案：(3)如图丙所示，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，注意：图中未画出光电门B所接计时器。(4)(2分)用螺旋测微器测量铁球的直径，如图丁所示，则其直径为d＝mm；

(5)用刻度尺测量出AB之间距离h；(6)(3分)调整AB之间距离h，记录下小球通过光电门B的时间t，多次重复上述过程。以1t2为纵轴，以h为横轴，理论上，1t2－h图像为过原点直线，如图戊所示，其斜率为k0，则g

答案精析1.(1)不需要(2)0.5041.50(3)偏大系统解析(1)本实验是探究小车速度随时间变化的规律，因此不需要平衡阻力。(2)相邻两计数点间的时间间隔为T＝0.1s，打计数点2时小车速度大小v2＝x03-x01加速度大小a＝x06-2x039T(3)根据频率与周期之间的关系T＝1f可知，频率变小，则周期变大，发生相同位移所用的时间变长，因此仍按50Hz2.(1)2.86(2)b2(c-b解析(1)由于每两个计数点之间还有四个计时点，则相邻计数点之间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s小车的加速度大小a=xAD(16.29+13.43+10.59-7.72-4.88-2.01)×10-2≈2.86m/s2(2)物体做匀加速直线运动，根据位移—时间公式x=v0t+12at2则xt=v0+1结合题图乙可知O点的速度为v0=b，图像的斜率k=12a=c则加速度为a=2((3)因为纸带的长度除以时间是这一段的平均速度，而平均速度可看成中间时刻的瞬时速度，因为剪后每条纸带对应的时间都是0.1s，所以可以用纸带的长度代替速度，所以此方案可行。3.(1)刻度尺(2)1.5(3)(4)光栅板受到空气阻力的作用解析(1)该实验测量重力加速度，不需要天平测质量；需要用刻度尺测量遮光带(透光带)的宽度，故需要刻度尺。(2)根据平均速度的计算公式可知v＝dΔt＝4.50×(3)根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的速度，有v1＝dΔt1，v2＝dΔt2，v2＝可得g＝2d(4)光栅板下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度。4.(1)LΔt偏大(2)一定L纵截距解析(1)因为极短时间内的平均速度等于瞬时速度，可知vB＝L光电计时器记录到遮光板经过B点的时间不可能很小，所以上述的瞬时速度vB实际是遮光板通过B点的平均速度，滑块加速运动，所以测得的速度大于滑块最右端到达B的速度。(2)根据匀变速直线运动速度时间关系有LΔt＝vB+aΔt2，所以为了保证每次到达B点速度相同，每次释放滑块一定从同一位置静止释放，则测量多组数据后作出LΔt5.(2)右9.6(4)8.475(8.474或8.476均可)(6)解析(2)重物做匀加速直线运动，相等时间间隔内通过的位移越来越大，则打点间距越来越大，可知实验时纸带的右端应和重物相连接；由题图乙纸带数据，可得x2＝2.02cm，x7＝3.94cm根据x7－x2＝5gT