高中 | 测量平均速度和瞬时速度 题目答案及解析

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必修1

第一章 运动的描述

1.4 实验:用打点计时器测速度

测量平均速度和瞬时速度

回答下列问题:

图甲是用$\rm DIS$测定小车刹车时的速度$-$时间图像的实验装置。

  

①图甲中的装置由信号发射部分和信号接收部分组成,$A$应是                 

②这组传感器所直接测量的物理量是                 

③图乙是根据实验数据得到的$v-t$图像,由图中数据可求小车加速度$a=$                 $\;\rm m/s^{2}$

[["发射","位移","$1.35$"]]

①本套系统中,信号接收部分通过接收发射部分发出的信号的时间间隔来获取物体运动的位移信息,信号发射部分和信号接收部分共同组成位移传感器,故$A$应是信号发射部分;

②这组传感器所直接测量的物理量是位移;

$v-t$图像的斜率绝对值表示加速度的大小,则$a=\left| \dfrac{0-2.7}{2} \right|\ \text{m/s}^{2}=1.35\;\rm \text{m/s}^{2}$

小明同学在学习了$\rm DIS$实验后,设计了一个测物体瞬时速度的实验,在小车上固定挡光片,使挡光片的前端与车头齐平,将光电门传感器固定在轨道侧面,垫高轨道的一端。其中光电门传感器直接测量的物理量是                 。小明同学将小车从该端同一位置由静止释放,获得了如下几组实验数据。则以下表述正确的是                  。

实验次数不同的挡光片通过光电门的时间($\rm s$速度($\rm m/s$
第一次$\rm I$$0.23044$$0.347$
第二次$\rm II$$0.17464$$0.344$
第三次$0.11662$$0.343$
第四次$\rm IV$$0.05850$$0.342$

  

$\rm A$.四个挡光片中,挡光片$\rm I$的宽度最小

$\rm B$.四个挡光片中,挡光片Ⅲ的宽度最小

$\rm C$.四次实验中,第一次实验测得速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度

$\rm D$.四次实验中,第四次实验测得速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度

[["遮光片通过光电门的时间","$\\rm D$"]]

通过表格数据可知,光电门传感器直接测量的物理量是遮光片通过光电门的时间;

$\rm AB$.由于速度与通过光电门的时间的乘积为挡光板的宽度,由题中数据计算可知挡光片$\rm IV$的宽度最小,故$\rm AB$错误;

$\rm C$  $\rm D$.遮光片通过光电门的时间越短,测得速度越接近小车车头的实际速度。由表格可看出时间较短的为第四次实验测得的速度最接近小车车头的瞬时速度,故$\rm C$错误,$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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