第5練實(shí)驗(yàn)一：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律分值：50分1.(10分)(2024·山東泰安市期中)實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為50Hz。(1)(2分)實(shí)驗(yàn)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(gè)點(diǎn)作為0點(diǎn)，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0點(diǎn)的距離，如圖乙所示，則紙帶上打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車(chē)速度大小v2＝m/s；小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小a＝m/s2(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。

(3)(4分)某次實(shí)驗(yàn)中交流電源的頻率發(fā)生了變動(dòng)，頻率變成了49Hz，但做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)仍按照50Hz進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，那么速度的測(cè)量值與實(shí)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(xué)利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。如圖甲是實(shí)驗(yàn)得到紙帶的一部分，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距已在圖中給出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz。(1)(2分)小車(chē)的加速度大小為m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(2)(6分)另一同學(xué)通過(guò)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(gè)比較清晰的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)O，并依次計(jì)算出到O點(diǎn)的距離x與所用時(shí)間t的比值xt，作出xt-t的圖像，如圖乙所示，坐標(biāo)系中已標(biāo)出的坐標(biāo)值為已知量，則O點(diǎn)的速度為v0=，加速度為a=(均用b、c、d表示)(3)(2分)該同學(xué)從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙剪開(kāi)分成幾段，將這些紙帶由短到長(zhǎng)緊靠但不重疊地粘在坐標(biāo)系中，如圖丙所示，最后將紙帶上端中心連起來(lái)，于是得到v-t圖像，用該圖像探究小車(chē)速度隨時(shí)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(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)(3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)(3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(xiě)出一條可能的原因：。

4.(10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)(4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(mén)(圖中沒(méi)有畫(huà)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)(6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(mén)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.(10分)物理實(shí)驗(yàn)課上，甲、乙兩同學(xué)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋桨溉缦拢杭淄瑢W(xué)的方案：(1)如圖甲所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，重物接上紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。打開(kāi)電源，釋放紙帶，讓重物做自由下落運(yùn)動(dòng)，得到紙帶。(2)(5分)打出的紙帶如圖乙所示，連續(xù)打出的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6、7、8、9等，電源的頻率為50Hz，實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的(選填“左”或“右”)端應(yīng)和重物相連接，由紙帶所示數(shù)據(jù)可算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹閙/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

乙同學(xué)的方案：(3)如圖丙所示，讓小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)A點(diǎn)正下方的光電門(mén)B時(shí)，光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過(guò)光電門(mén)時(shí)間t，注意：圖中未畫(huà)出光電門(mén)B所接計(jì)時(shí)器。(4)(2分)用螺旋測(cè)微器測(cè)量鐵球的直徑，如圖丁所示，則其直徑為d＝mm；

(5)用刻度尺測(cè)量出AB之間距離h；(6)(3分)調(diào)整AB之間距離h，記錄下小球通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間t，多次重復(fù)上述過(guò)程。以1t2為縱軸，以h為橫軸，理論上，1t2－h(huán)圖像為過(guò)原點(diǎn)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(shí)驗(yàn)是探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，因此不需要平衡阻力。(2)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.1s，打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車(chē)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(guān)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(shí)間變長(zhǎng)，因此仍按50Hz2.(1)2.86(2)b2(c-b解析(1)由于每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T(mén)=5×0.02s=0.1s小車(chē)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(yùn)動(dòng)，根據(jù)位移—時(shí)間公式x=v0t+12at2則xt=v0+1結(jié)合題圖乙可知O點(diǎn)的速度為v0=b，圖像的斜率k=12a=c則加速度為a=2((3)因?yàn)榧垘У拈L(zhǎng)度除以時(shí)間是這一段的平均速度，而平均速度可看成中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，因?yàn)榧艉竺織l紙帶對(duì)應(yīng)的時(shí)間都是0.1s，所以可以用紙帶的長(zhǎng)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(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L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(yùn)動(dòng)，相等時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)的位移越來(lái)越大，則打點(diǎn)間距越來(lái)越大，可知實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的右端應(yīng)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(shù)＝x7(3.9