2024-2025學(xué)年高一物理必修第一冊（配人教版）第1章 運(yùn)動(dòng)的描述 分層作業(yè)4 測量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度 速度-時(shí)間圖像

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分層作業(yè)4測量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度速度—時(shí)間圖像A組必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.(2024陜西西安高一期中)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度的實(shí)驗(yàn)中,把一端帶有定滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,木板上放一個(gè)可以左右移動(dòng)的小車,小車一端連接穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細(xì)繩,小車在槽碼的牽引下運(yùn)動(dòng)。(1)下列操作正確的是(填選項(xiàng)前的字母)。

A.在釋放小車前,小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)放在長木板有滑輪的一端固定C.先接通電源,后釋放小車D.電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交變電源(2)如圖為同一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在四條水平運(yùn)動(dòng)的紙帶上打出的點(diǎn),四條紙帶上a點(diǎn)、b點(diǎn)間的距離相等,則a點(diǎn)、b點(diǎn)間的平均速度最小的是。

2.(1)如圖所示,一個(gè)人右手拿一支彩色畫筆,另一個(gè)人拉動(dòng)一條寬約1cm的長紙帶,使紙帶在筆下沿著直線向前移動(dòng)。每隔1s用畫筆在紙帶上點(diǎn)一個(gè)點(diǎn),這樣,就做成了一臺(tái)簡單的“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”。由實(shí)驗(yàn)可知,紙帶速度越大,相鄰兩點(diǎn)的距離越(選填“遠(yuǎn)”或“近”),紙帶的速度對相鄰兩點(diǎn)所表示的時(shí)間(選填“有”或“沒有”)影響。

(2)小張用同一個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在固定頻率下,測量小車?yán)瓌?dòng)紙帶甲、乙、丙、丁的運(yùn)動(dòng)速度,每次小車都是自右向左運(yùn)動(dòng),四段紙帶的長度都相同,如圖所示,則下列敘述正確的是。

A.紙帶甲打點(diǎn)均勻,表示小車是勻速運(yùn)動(dòng)的B.紙帶乙顯示的平均速度與紙帶甲的相同C.紙帶丙表示的小車的運(yùn)動(dòng)是先快后慢D.紙帶丁表示的小車的運(yùn)動(dòng)是先慢后快3.在用手拖動(dòng)紙帶,測量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度時(shí),打出如圖所示的一條紙帶,所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用頻率為50Hz的電源。(1)可以判斷,下列說法正確的是。

A.紙帶做加速運(yùn)動(dòng)B.紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)C.紙帶做減速運(yùn)動(dòng)D.紙帶在1點(diǎn)的速度小于在3點(diǎn)的速度(2)在計(jì)算A~F間的平均速度時(shí),下列做法正確的是。

A.用AF間距除以0.1sB.用BE間距除以0.06sC.用AC間距除以0.04sD.用CD間距除以0.02s4.像打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣,數(shù)字計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示。a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí),數(shù)字計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間?，F(xiàn)有一放在氣墊導(dǎo)軌上的滑塊通過光電門,如圖乙所示,用最小刻度為1mm的刻度尺測量滑塊上擋光片的寬度d,示數(shù)如圖丙所示。丙(1)讀出擋光片的寬度為d=cm。

(2)滑塊在牽引力作用下通過光電門,數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了它通過光電門的時(shí)間為t=1.0×10-3s,由公式v=,可得到滑塊通過光電門的速度為m/s。

B組關(guān)鍵能力提升練5.某探究小組用手機(jī)和帶刻度的玻璃筒等器材研究金屬小球在水中豎直下落的速度變化情況。用手機(jī)拍攝功能記錄小球在水中由靜止釋放后位置隨時(shí)間的變化,每0.02s拍攝一張照片。(1)取某張照片中小球的位置為0號(hào)位置,然后依次每隔4張照片標(biāo)記一次小球的位置,則相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)間間隔是s。

(2)測得小球位置x隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。由圖可知,小球在0.05~0.40s時(shí)間段內(nèi)的平均速度的大小(選填“大于”“等于”或“小于”)0.40~0.65s時(shí)間段內(nèi)的平均速度的大小。

6.利用如圖所示裝置測量滑塊的速度,圖中MN是水平桌面,1和2是固定在木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門,與之連接的兩個(gè)數(shù)字計(jì)時(shí)器沒有畫出。實(shí)驗(yàn)時(shí),讓滑塊從木板的頂端滑下,光電門1、2各自連接的數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×10-2s和4.0×10-3s,滑塊的寬度d=1.010cm。(1)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1=m/s,通過光電門2時(shí)的速度v2=m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(2)由此測得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值,它們實(shí)質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時(shí)的,要使瞬時(shí)速度的測量值更接近于真實(shí)值,可將滑塊的寬度(選填“增加”或“減小”)一些。

7.(2024山東淄博高一期中)某同學(xué)在做測量直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn),他從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條紙帶,已知電火花計(jì)時(shí)器使用的電源頻率為50Hz,每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如紙帶上所示。(1)為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?除了有電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、小車、細(xì)繩、導(dǎo)線、交變電源、小木塊、長木板外,下列儀器還需要。

A.刻度尺B.鐵架臺(tái)C.秒表D.天平(2)根據(jù)紙帶提供的信息,該同學(xué)已經(jīng)計(jì)算出了打下1、2、3、4、6五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的速度,請你幫他計(jì)算出計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)小車的速度v5=m/s。

(3)以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系,根據(jù)表中的v、t數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中描點(diǎn),并作出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像。計(jì)數(shù)點(diǎn)123456t/s0.10.20.30.40.50.6v/(m·s-1)0.360.400.440.490.57

參考答案分層作業(yè)4測量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度速度—時(shí)間圖像1.解析(1)為了有效利用紙帶,在釋放小車前,小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,A正確;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)放在長木板沒有滑輪的一端固定,B錯(cuò)誤;使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),要先接通電源,后釋放小車,C正確;電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)使用220V交變電源,D錯(cuò)誤。(2)四條紙帶上a點(diǎn)、b點(diǎn)間的距離相等,因?yàn)榧垘上a點(diǎn)、b點(diǎn)間打點(diǎn)間隔數(shù)最多,所用時(shí)間最長,故紙帶D上a點(diǎn)、b點(diǎn)間的平均速度最小。答案(1)AC(2)D2.解析(1)由于相鄰兩點(diǎn)表示的時(shí)間間隔相同,則紙帶速度越大,相鄰兩點(diǎn)的距離越遠(yuǎn);本題中相鄰兩點(diǎn)所表示的時(shí)間為1s,紙帶的速度對相鄰兩點(diǎn)所表示的時(shí)間沒有影響。(2)紙帶甲打點(diǎn)均勻,表示小車是勻速運(yùn)動(dòng)的,故A正確;紙帶乙上兩點(diǎn)間距離較大,故顯示的平均速度比紙帶甲的大,B錯(cuò)誤;紙帶丙顯示打點(diǎn)間距逐漸變大,表示小車的運(yùn)動(dòng)逐漸變快,C錯(cuò)誤;紙帶丁顯示打點(diǎn)間距逐漸變小,表示小車的運(yùn)動(dòng)逐漸變慢,D錯(cuò)誤。答案(1)遠(yuǎn)沒有(2)A3.解析(1)由紙帶上點(diǎn)跡間的距離可以判斷,紙帶先做加速運(yùn)動(dòng),之后做勻速運(yùn)動(dòng),紙帶在1點(diǎn)的速度小于在3點(diǎn)的速度。故選D。(2)由紙帶可知AF之間的時(shí)間間隔為5×0.02s=0.1s,根據(jù)v=xt可知,在計(jì)算A~F間的平均速度時(shí),應(yīng)用AF間距除以0.1s,故選A答案(1)D(2)A4.解析(1)擋光片的寬度為d=(1.70-0.50)cm=1.20cm。(2)通過光電門的平均速度可以近似看成瞬時(shí)速度,故v=dt=1.2×1答案(1)1.20(2)dt5.解析(1)由題意知,每隔4張照片標(biāo)記一次小球位置,則相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)間間隔為Δt=5×0.02s=0.1s。(2)由圖像可得,0.05~0.40s時(shí)間段內(nèi)的平均速度為v=ΔxΔt=320×10-30.40-0.05m/s=0.91m/s,0.40~0.65s時(shí)間段內(nèi)的平均速度為v'=Δx'Δt'=(750-答案(1)0.1(2)小于6.解析(1)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1=dt1=1.010×10-21.0×10-2m/s=1.0m/s,滑塊通過光電門2時(shí)的速度v2=dt2=1.010×10-24.答案(1)1.02.5(2)平均速度減小7.解析(1)實(shí)驗(yàn)中需要用刻度尺測量紙帶上點(diǎn)的間距,故A符合題意;本實(shí)驗(yàn)不是探究