《2025年高中阶段三测卷高一物理必修第一册人教版》

11. (5分)某实验小组的同学利用如图1所示的实验装置来测量滑块的瞬时速度和平均速度。滑块在牵引力作用下先后通过光电门$A、B$，配套的数字计时器(未画出)记录了挡光条通过两个光电门的时间分别为$\Delta t_A$和$\Delta t_B$。回答下列问题：(计算结果均保留3位小数)
　　　
(1)实验室提供了如下三个挡光条，本实验应选择__________。
A. $8\ mm$宽的挡光条
B. $6\ mm$宽的挡光条
C. $3\ mm$宽的挡光条
(2)采用(1)中选取的挡光条进行实验，测得$\Delta t_A = 0.03\ s$，$\Delta t_B = 0.02\ s$，则滑块经过光电门$A$时的速度大小为__________$m/s$，滑块经过光电门$B$时的速度大小为__________$m/s$。
(3)若测得光电门$A、B$的位置如图2中刻度尺所示，挡光条从开始遮住光电门$A$到开始遮住光电门$B$的时间为$t = 6.00\ s$，则滑块经过两个光电门的过程中，滑块的平均速度大小为__________$m/s$。

答案： 答案 （1）C(1分)
（2）0.100(1分) 0.150(1分)
（3）0.125(2分)
解析 （1）由于挡光条的挡光时间极短，则认为挡光条挡光时间内的平均速度近似等于滑块的瞬时速度，因此本实验所选用的挡光条的宽度越窄越好，C正确。
（2）根据瞬时速度的定义可知，滑块经过光电门A的速度大小为$v_A = \frac{d}{\Delta t_A} = \frac{3×10^{-3}}{0.03}$ m/s = 0.100 m/s；滑块经过光电门B时的速度大小为$v_B = \frac{d}{\Delta t_B} = \frac{3×10^{-3}}{0.02}$ m/s = 0.150 m/s。
（3）由刻度尺的读数可知，光电门A的位置坐标为$x_A = 3.30$ cm，光电门B的位置为$x_B = 78.30$ cm，则滑块经过两光电门的平均速度大小为$\bar{v} = \frac{x_B - x_A}{t} = \frac{78.30 - 3.30}{6.00}×10^{-2}$ m/s = 0.125 m/s。

12. (9分)某同学利用如图1所示的装置测量小车的速度，他先将纸带的一端固定在小车上，再将另一端穿过电磁打点计时器，然后用跨过定滑轮的轻绳连接钩码和小车，小车在钩码的牵引下运动，通过打下的纸带研究小车的速度。回答下列问题：
　　
(1)该打点计时器所用的电源为__________。
A. $8\ V$的交变电源
B. $8\ V$的直流电源
C. $220\ V$的交变电源
D. $220\ V$的直流电源
(2)关于本次实验的部分操作，下列说法正确的是__________。
A. 释放小车的位置应靠近定滑轮
B. 实验时，应先释放小车再接通电源
C. 本实验为了测量时间，还需要计时仪器
D. 选取点迹清晰的纸带，并舍掉密集的点然后进行测量
(3)若某次实验时，在纸带上打下的痕迹如图2所示，则原因可能是__________。
A. 电源电压太低
B. 打点计时器将纸带压得太紧
(4)某次实验时，该同学得到了一条如图3所示的纸带，已知电源的频率为$f = 50\ Hz$，且相邻两计数点间还有4个计时点未画出，测得相邻两计数点间的距离分别为$x_1 = 3.02\ cm$、$x_2 = 5.34\ cm$、$x_3 = 7.64\ cm$、$x_4 = 9.97\ cm$、$x_5 = 12.29\ cm$，则打下计数点2的瞬间，小车的速度大小为$v_2 = $__________$m/s$，从打下计数点0到打下计数点5的过程中，小车的平均速度大小为$\bar{v} = $__________$m/s$。(结果保留2位小数)

答案： 答案 （1）A(1分)
（2）D(2分)
（3）B(2分)
（4）0.65(2分) 0.77(2分)
解析 （1）电磁打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器，工作电压约为8 V，A正确。
（2）为了充分利用纸带，释放小车的位置应靠近打点计时器，A错误；实验时，应先接通电源，待打点计时器稳定工作后再释放小车，B错误；打点计时器本身就是计时仪器，因此该实验不需要计时仪器，C错误；为了减小长度测量的相对误差，应舍去纸带上过于密集的点，D正确。
（3）电源的电压过低时，在纸带上打出的点可能不清晰但不会是一条短线，A错误；若振针压得过紧，会导致振针和纸带接触的时间过长，可能造成题图2中的痕迹，B正确。
（4）由题意可知，打点计时器的打点周期$T = \frac{1}{f} = 0.02$ s，则打下相邻两个计数点的时间间隔为$t = 5T = 0.10$ s，所以打下计数点2时的速度大小为$v_2 = \frac{x_2 + x_3}{2t} \approx 0.65$ m/s，从打下计数点0到打下计数点5的过程中，小车的平均速度大小为$\bar{v} = \frac{x_1 + x_2 + x_3 + x_4 + x_5}{5t} \approx 0.77$ m/s。