2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)第1章運動的描述、勻變速直線運動的研究實驗1研究勻變速直線運動模擬新人教版必修1

PAGE實驗1研究勻變速直線運動1．(2022·天津理綜)某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342100)(1)實驗中，必要的措施是__AB__。A．細(xì)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(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)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，打出的局部計數(shù)點如下圖(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。那么小車的加速度a＝__0.80__m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝__0.40__m/s。(結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字)[解析](1)利用長木板、小車、打點計時器等研究勻變速直線運動規(guī)律，在實驗中，必要的措施是：細(xì)線必須與長木板平行；先接通電源，再釋放小車；不需要平衡摩擦力，不需要滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量。因此正確選項是AB。(2)由Δx＝aT2，T＝0.10s和逐差法可得小車的加速度a＝eq\f(s4－s1＋s5－s2＋s6－s3,9T2)＝0.80m/s2。利用勻變速直線運動在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可得打點計時器打出B點時小車的速度vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝0.40m/s。2．(2022·湖北八校聯(lián)考)現(xiàn)用頻閃照相方法來研究物塊的變速運動。在一小物塊沿斜面向下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如下圖。拍攝時頻閃頻率是10Hz；通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。斜面頂端的高度h和斜面的長度s，數(shù)據(jù)如下表所示。重力加速度大小g＝9.80m/s2。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342101)單位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3723.6548.0080.00根據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成以下填空：(1)物塊的加速度a＝__4.30__m/s2(保存3位有效數(shù)字)。(2)因為__物體的加速度小于物體沿光滑斜面下滑時的加速度__，可知斜面是粗糙的。[解析]此題利用頻閃照片求物體運動的加速度，進(jìn)而判斷斜面是否光滑，關(guān)鍵要明確斜面光滑時，加速度的大小，從而做出判斷。據(jù)Δx＝aT2得a＝eq\f(x4＋x3－x2＋x1,4T2)＝4.30m/s2，斜面光滑時，加速度a1＝gsinθ＝geq\f(h,s)＝5.88m/s2>a，由此可知斜面粗糙。3．(2022·山東濰坊月考)由于當(dāng)年實驗條件的限制，伽利略無法直接對落體運動進(jìn)行實驗研究，而今天即使在中學(xué)實驗室里，我們也可以通過實驗來驗證落體運動的規(guī)律，如圖是某次實驗中獲得的質(zhì)量為m的小球下落時的頻閃照片，頻閃間隔是eq\f(1,30)s，根據(jù)此照片計算：(保存三位有效數(shù)字)eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342102)(1)小球在4.90cm位置時的速度大小為__0.984__m/s。(2)小球下落的加速度大小為__9.77__m/s2。(3)小球在13.60cm位置的速度大小為__1.64__m/s。[解析](1)從上向下，給小球位置編號，即為1、2、3、4、5，那么3是2到4的中間時刻，故v3＝eq\f(x24,2T)，x24＝8.71cm－2.15cm＝6.56cm，每兩個計數(shù)點間的時間間隔T＝eq\f(1,30)s，代入數(shù)據(jù)得v3＝eq\f(0.0656,2×\f(1,30))m/s＝0.984m/s。(2)設(shè)點1到點3間的位移為x1，點3到點5間的位移為x2，由勻變速直線運動的推論Δx＝gt2得x2－x1＝gt2(注意：t是發(fā)生x1或x2位移所用的時間，t＝eq\f(1,15)s)，代入數(shù)據(jù)得(13.60－4.90－4.90＋0.54)×10－2m＝gt2解得g＝9.77m/s2。(3)根據(jù)v5＝v3＋gt＝0.984m/s＋9.77×eq\f(1,15)m/s＝1.64m/s。4．(2022·湖南常德月考)如圖甲所示，是研究小車做勻變速直線運動的實驗裝置，打點計時器的工作周期為T。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342103)(1)實驗中，必要的措施是(A)A．細(xì)線必須與長木板平行B．小車必須具有一定的初速度C．小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量D．平衡小車與長木板間的摩擦力(2)如圖乙所示，A、B、C、D、E、F、G是打好的紙帶上的7個連續(xù)的點。從圖乙中可讀得s6＝__6.00__cm，計算F點對應(yīng)的瞬時速度大小的計算式為vF＝eq\f(s6－s4,2T)(用題目中所給量的字母表示)。(3)如圖丙所示，是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的v2－2s圖線(s為各點至同一起點的距離)，由圖線可知：該圖線的斜率表示__小車加速度的大小__，其大小為__0.50__(保存兩位有效數(shù)字)，單位是__m/s2__。[解析](1)該實驗的目的是研究小車做勻變速直線運動的規(guī)律，只要小車做勻變速直線運動即可，對于小車有無初速度、小車質(zhì)量與鉤碼質(zhì)量的關(guān)系、是否平衡摩擦力沒有要求，細(xì)線必須與長木板平行，故B、C、D錯誤，A正確。(2)刻度尺的最小刻度為mm，需要估讀到下一位，因此讀出s6＝6.00cm；根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度，打紙帶上F點時小車的瞬時速度可以表示為vF＝eq\f(s6－s4,2T)。(3)根據(jù)勻變速直線運動的速度—位移公式有v2－veq\o\al(2,0)＝2as，得v2＝veq\o\al(2,0)＋2as，由此可知在v2－2s圖線中，縱軸截距表示初速度的平方，斜率表示加速度的大小，因此有a＝k＝eq\f(Δv2,Δ2s)＝0.50m/s2。5．(2022·山東煙臺模擬)一個有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動，圓盤加速轉(zhuǎn)動時，角速度的增加量Δω與對應(yīng)時間Δt的比值定義為角加速度β(β＝eq\f(Δω,Δt))。我們用電磁打點計時器、米尺、游標(biāo)卡尺、紙帶、復(fù)寫紙來完成下述實驗：(打點計時器所接交流電的頻率為50Hz，A、B、C、D……為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出)①如圖甲所示，將打點計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔，然后固定在圓盤的側(cè)面，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上；②接通電源，打點計時器開始打點，啟動控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動；③經(jīng)過一段時間，停止轉(zhuǎn)動和打點，取下紙帶，進(jìn)行測量。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342105)(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測得圓盤的半徑如圖乙所示，圓盤的半徑r為__6.000__cm；(2)由圖丙可知，打下計數(shù)點D時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為_6.48__rad/s；(3)紙帶運動的加速度大小為__0.59__m/s2，圓盤轉(zhuǎn)動的角加速度大小為__9.85__rad/s2。[解析](1)圓盤半徑r＝60mm＋0×0.05mm＝60.00mm＝6.000cm。(2)T＝0.02s×5＝0.1s，vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(13.19－5.41×10－2,0.2)m/s＝0.389m/s＝ωDr，解得ωD＝6.48rad/s。(3)a＝eq\f(xCE－xAC,2T2)＝0.59m/s2，同理由vB＝eq\f(xAC,2T)＝ωBr可求得ωB≈4.51rad/s，所以β＝eq\f(ωD－ωB,2T)＝9.85rad/s2。6．(2022·廣州模擬)某同學(xué)利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律。物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)。從紙帶上便于測量的點開始(其中“1”點先打下)，每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖乙所示。打點計時器電源的頻率為50Hz。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342106)(1)通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計數(shù)點__6__和__7__之間某時刻開始減速。(2)計數(shù)點9對應(yīng)的速度大小為__0.76m/s__。(保存兩位有效數(shù)字)(3)物塊減速運動過程中加速度的大小為a＝__2.0m/s2__。(保存兩位有效數(shù)字)(4)物塊在加速階段，如果以eq\f(x,t)(其中x表示位移，t表示時間)為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo)作圖象，得到圖象的斜率為k，那么加速度大小為__2k__(用字母符號表示)。[解析](1)從紙帶上的數(shù)據(jù)分析得知：在計數(shù)點6點之前，兩點之間的距離逐漸增大，是加速運動，在計數(shù)點7之后，兩點之間的距離逐漸減小，是減速運動，所以物塊在相鄰計數(shù)點6和7之間某時刻開始減速。(2)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度，因此有v9＝eq\f(x8＋x9,2T)＝eq\f(8.61＋6.60cm,2×0.1s)＝0.76m/s。(3)由紙帶數(shù)據(jù)可知，計數(shù)點7往后物塊做減速運動，有x7＝10.60cm，x8＝8.61cm，x9＝6.60cm，x10＝4.60cm，因此Δx≈－