2018屆高三物理復習跟蹤演練強化提升實驗一研究勻變速直線運動.docx

實驗一 研究勻變速直線運動跟蹤演練強化提升【基礎題組】1.(2016天津高考)某同學利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動。(1)實驗中,必要的措施是。A.細線必須與長木板平行B.先接通電源再釋放小車C.小車的質量遠大于鉤碼的質量D.平衡小車與長木板間的摩擦力(2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上,得到一條紙帶,打出的部分計數(shù)點如圖所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點,圖中未畫出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。則小車的加速度a=m/s2(要求充分利用測量數(shù)據(jù)),打點計時器在打B點時小車的速度vB=m/s。(結果均保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)實驗時,若細線與木板不平行,細線的拉力使小車運動過程中與木板間的壓力改變造成摩擦力變化,產生實驗誤差,選項A正確;實驗時要先接通電源再釋放小車,選項B正確;此實驗是研究小車的勻變速直線運動,不平衡小車與長木板間的摩擦力和小車的質量不遠大于鉤碼的質量時小車仍做勻變速直線運動,故選項C、D錯誤。(2)兩點間的時間間隔T=0.1s;由逐差法可得:a= m/s2=0.80 m/s2在勻變速直線運動中,某段時間的平均速度等于其中間時刻的瞬時速度,故vB=m/s=0.40 m/s答案:(1)A、B(2)0.800.402.(2017黃岡模擬)如圖甲所示,一打點計時器固定在斜面上端,一小車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上勻加速直線滑下。由于實驗者不小心將紙帶弄成了三段,并把中間一段丟失了,圖乙是打出的完整紙帶中剩下的兩段,這兩段紙帶是小車運動的最初和最后兩段時間分別打出的紙帶,已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz,即圖乙中每兩個相鄰計時點的時間間隔為0.02s,請根據(jù)圖乙給出的數(shù)據(jù)回答下列問題:導學號42722021(1)紙帶的(選填“右端”或“左端”)與小車相連。(2)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律可求得:小車通過A點的瞬時速度vA=m/s,紙帶上DE之間的距離xDE=cm,小車的加速度a=m/s2。(結果保留三位有效數(shù)字)(3)丟失的中間一段紙帶上應該有個計時點?！窘馕觥?1)由題意可知,小車做加速運動,計數(shù)點之間的距離越來越大,故小車與紙帶的左端相連。(2)根據(jù)勻變速直線運動中,時間中點的速度等于該過程中的平均速度,可以求出打紙帶上A點時小車的瞬時速度大小為vA=m/s=1.36m/s,根據(jù)勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內的位移差為常數(shù),即x=aT2,則有xEF-xDE=xFG-xEF,即8.85cm-xDE=9.47cm-8.85cm,xDE=8.23cm;由題意可知,x=0.62cm為常數(shù),根據(jù)x=aT2可得a=m/s2=3.88m/s2。(3)勻變速直線運動連續(xù)相等時間內的位移之差x2-x1=aT2=0.62cm,又有xm-xn=(m-n)aT2=8.23cm-6.37cm=1.86cm,由以上兩式可知3x=1.86cm,所以丟失的中間一段紙帶上應該有3個計時點。答案:(1)左端(2)1.368.233.88(3)33.(2017西安模擬)在用打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中,如圖甲所示的是一次記錄小車運動情況的紙帶,圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點,而相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。(1)根據(jù)可以判定小車做勻加速運動。(2)根據(jù)運動學有關公式可求得vB=m/s,vC=m/s,vD=m/s。(3)利用求得的數(shù)值在圖乙坐標系中作出小車的v-t圖線(以打A點時開始計時),并根據(jù)圖線求出小車運動的加速度a=m/s2。(4)將圖線延長與縱軸相交,交點的縱坐標是m/s,則此速度的物理意義是 ?！窘馕觥?1)由紙帶上的點可以看出:xAB=7.5cm,xBC=20.1cm, xCD=32.7cm,xDE=45.3cm,根據(jù)相鄰相等時間間隔內的位移差相等,即:xDE-xCD=xCD-xBC=xBC-xAB=12.6cm,所以小車做勻加速直線運動。(2)由于相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出,所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s,根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的速度等于該過程中的平均速度,則vB=m/s=1.38m/s,vC=m/s=2.64m/s,vD=m/s=3.90m/s。(3)作圖時注意,盡量使描繪的點落在直線上,若不能落在直線上,盡量讓其分布在直線兩側。利用求得的數(shù)值作出小車的v-t圖線(以打A點時開始計時),并根據(jù)圖線斜率求出小車運動的加速度a=12.6m/s2。(4)將圖線延長與縱軸相交,交點的縱坐標是零時刻的速度,為0.12m/s,此速度的物理意義是:打點計時器打下計時點A時紙帶對應的速度。答案:(1)相鄰相等時間間隔內的位移差相等(2)1.382.643.90(3)圖見解析12.6(4)0.12打點計時器打下計時點A時紙帶對應的速度【能力題組】4.如圖所示中的甲、乙兩種打點計時器是高中物理實驗中常用的計時儀器。光電計時器像打點計時器一樣,也是一種研究物體運動情況的計時儀器,其結構如圖丙所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當一輛帶有擋光片的小車從a、b間通過時,光電計時器就可以顯示擋光片的擋光時間。某同學在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中,做了一個U形遮光板如圖丁所示,兩個遮光片寬度均為L=5mm,將此U形遮光板裝在小車上,讓小車做勻變速直線運動通過靜止的光電計時器,實驗時測得兩次遮光時間分別為t1=0.10s,t2=0.05s,從第一個遮光片遮光到第二個遮光片遮光經過的時間t=1s,則:(1)圖乙是(選填“電磁”或“電火花”)打點計時器,電源采用的是(選填“交流46V”或“交流220V”)。(2)第一個遮光片通過光電門的速度大小為m/s,第二個遮光片通過光電門的速度大小為m/s。(3)小車做加速直線運動的加速度大小為m/s2。【解析】(1)圖乙是電火花打點計時器,電源采用的是交流220V。(2)第一個遮光片通過光電門的平均速度大小為v1=0.05m/s;第二個遮光片通過光電門的平均速度大小為v2=0.10m/s。(3)根據(jù)加速度定義式可得滑塊的加速度a=0.05m/s2。答案:(1)電火花交流220V(2)0.050.10(3)0.055.某同學使用打點計時器測量當?shù)氐闹亓铀俣取?1)請完成以下主要實驗步驟:按圖a安裝實驗器材并連接電源;豎直提起系有重物的紙帶,使重物(選填“靠近”或“遠離”)計時器下端;,使重物自由下落;關閉電源,取出紙帶;換新紙帶重復實驗。(2)圖b和c是實驗獲得的兩條紙帶,應選取(選填“b”或“c”)來計算重力加速度。在實驗操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下,得到的結果仍小于當?shù)刂亓铀俣?主要原因是空氣阻力和?！窘馕觥?1)為了有效利用紙帶,應使重物靠近打點計時器;使用打點計時器做實驗時,均應先接通電源,后釋放紙帶。(2)紙帶上的點間隔應逐漸變大,故應選b來計算重力加速度。計算結果小于當?shù)氐闹亓铀俣?除了空氣阻力的原因,還有紙帶與計時器限位孔之間的摩擦作用。答案:(1)靠近打開電源釋放紙帶(2)b摩擦阻力6.某校研究性學習小組的同學用圖甲所示的滴水法測量小車在斜面上運動時的加速度。實驗過程如下:在斜面上鋪上白紙,用圖釘固定;把滴水計時器固定在小車的末端,在小車上固定一平衡物;調節(jié)滴水計時器的滴水速度,使其每0.2s滴一滴(以滴水計時器內盛滿水為準);在斜面頂端放置一淺盤,把小車放在斜面頂端,把調好的滴水計時器盛滿水,使水滴能滴入淺盤內;然后撤去淺盤并同時放開小車,于是水滴在白紙上留下標志小車運動規(guī)律的點跡;小車到達斜面底端時立即將小車移開。圖乙為實驗得到的一條紙帶,用刻度尺量出相鄰點之間的距離是x01=1.40cm,x12=2.15cm,x23=2.91cm,x34=3.65cm,x45=4.41cm,x56=5.15cm。試問:導學號42722022(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的原理類似。(2)由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時刻的瞬時速度v4=m/s,小車的加速度a=m/s2。(結果均保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)滴水計時器是每隔相同的時間滴一滴水滴,在白紙上留下點跡,記錄時間和位移;課本上介紹的打點計時器是每隔相同的時間打下一個點,在紙帶上留下點跡,記錄時間和位移,因此滴水計時器的原理與課本上介紹的打點計時器的原理類似。(2)可把小車的運動看作是勻變速直線運動,則:v4=m/s=0.20m/s;求加速度利用逐差法:(x56+x45+x34)-(x23+x12+x01)=9aT2,即(5.15+4.41+3.65)10-2m-(2.91+2.15+1.40)10-2m=9a(0.2s)2,解得a=0.19m/s2。答案:(1)打點計時器(2)0.200.197. 某同學獲得一豎直上拋小球的頻閃照片圖,已知頻閃儀每隔0.05s閃光一次,圖中所標數(shù)據(jù)為實際距離。(當?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2,小球質量m=0.2kg,結果保留三位有效數(shù)字)(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t4時刻小球的速度v4=m/s。(2)小球上升的加速度大小約為a=m/s2。(3)對(2)的數(shù)據(jù)進行分析,可得到的結