高考物理一輪復習實驗搶分練 研究勻變速直線運動含解析

實驗專項搶分練(一)研究勻變速直線運動(建議用時40分鐘)1．在研究勻變速直線運動中，某同學用一端裝有定滑輪的長木板、小車、打點計時器(頻率為50Hz)、鉤碼、紙帶、細線組成如圖甲所示的裝置，用鉤碼拉動小車，使其做勻變速直線運動，得到如圖乙所示的一條紙帶，紙帶中相鄰兩個計數點之間有四個點未標出。(1)某同學操作實驗步驟如下，有錯誤或不需要的步驟是__________(填寫字母)。A．將打點計時器固定在長木板上，并連接好電路B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔C．適當抬高長木板的左端，在不掛鉤碼的情況下，輕推小車，小車能勻速運動D．把一條細線拴在小車上，細線跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼E．將小車移至靠近打點計時器處F．先釋放紙帶，再接通打點計時器(2)用毫米刻度尺測量得到圖乙中A點與其他計數點間的距離為：AB＝3.00cm、AC＝10.16cm、AD＝21.48cm、AE＝36.95cm，則打下D點時小車的速度大小為__________m/s；小車的加速度為__________解析：(1)其中不需要的步驟是C，本實驗在研究勻變速直線運動，是否存在摩擦阻力，對實驗沒有影響，只要加速度恒定即可；錯誤的是F，實驗時，不能先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數據的采集和處理，所以應該先接通電源，再釋放小車。(2)由于計時器打點的時間間隔為0.02s，相鄰兩個計數點之間還有四個點圖中未畫出，所以相鄰兩個計數點之間的時間間隔為T＝0.1s。根據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D點時小車的瞬時速度大小vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(36.95－10.16,2×0.1)×10－2m/s＝1.34m/s根據勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(36.95－10.16－10.16,4×0.12)×10－2m/s2＝4.16m/s2答案：(1)C、F(2)1.344.162．(2023·欽州模擬)某同學測定勻變速直線運動的加速度時，得到了在不同拉力下的A、B、C、D、…幾條較為理想的紙帶，并在紙帶上每5個點取一個計數點，即相鄰兩計數點間的時間間隔為0.1s，將每條紙帶上的計數點都記為0、1、2、3、4、5、…，如圖所示甲、乙、丙三段紙帶，分別是從三條不同紙帶上撕下的。(1)在甲、乙、丙三段紙帶中，屬于紙帶A的是________(選填“甲”“乙”或“丙”)；(2)打紙帶A時，小車的加速度大小為______m/s2；(3)打點計時器打計數點1時小車的速度為________m/s(結果保留三位有效數字)。解析：(1)根據勻變速直線運動的特點(相鄰的等長時間間隔位移之差相等)得出：x34－x23＝x23－x12＝x12－x01，所以屬于紙帶A的是乙；(2)根據運動學公式Δx＝aT2，得：a＝eq\f(0.0611－0.03,0.01)m/s2＝3.11m/s2；(3)利用勻變速直線運動的推論：v1＝eq\f(0.0611＋0.03,2×0.1)m/s＝0.456m/s。答案：(1)乙(2)3.11(3)0.4563.(2023·玉溪模擬)某校研究性學習小組的同學用如圖甲所示的滴水法測量一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;隨即在撤去淺盤的同時放開小車,于是水滴在白紙上留下小車運動規(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:(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的______原理類似。

(2)由紙帶數據計算可得計數點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2位有效數字)

解析：(1)由題意知滴水計時器的原理與打點計時器原理類似。(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:a=,解得a≈0.19m/s2。答案:(1)打點計時器(2)0.200.19【加固訓練】某實驗小組用如圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動，已知固定斜面的傾角θ=53°，把木塊自斜面上某一位置由靜止釋放，測量釋放點到斜面底端的距離x以及木塊在斜面上運動的時間t，改變釋放點位置，得到多組數據，作出-t圖象如圖乙所示。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s2。(1)根據圖象可知，木塊在斜面上運動的加速度大小為m/s2；

(2)在-t圖象中，有一組數據偏離直線比較遠，可能的原因是

。

(回答出一條原因即可)解析：(1)木塊在斜面上做勻加速直線運動，根據位移—時間關系x=at2可知，變形得=at對照圖象可知斜率k=a=m/s2=2.5m/s2解得木塊在斜面上運動的加速度a=5m/s2。(2)在eq\f(x,t)-t圖象中，有一組數據偏離直線比較遠，可能的原因是木塊釋放點到斜面底端的距離x測大了，或者木塊在斜面上運動的時間t測小了，或者木塊不是由靜止釋放的。答案：(1)5(2)木塊釋放點到斜面底端的距離x測大了(或者木塊在斜面上運動的時間t測小了，或者木塊不是由靜止釋放的)4．如圖甲，將長直木板B支成斜面，擋光片P固定在小車C的前端，光電門G固定在木板的側面A處。讓小車在斜面上的同一位置O由靜止釋放，分別測得寬度Δx為2cm、4cm、6cm、8cm、10cm不同擋光片的擋光時間Δt(每次實驗時擋光片的前沿均與小車的前端對齊)，并計算出各次擋光片通過光電門的平均速度eq\x\to(v)(eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt))，畫出eq\x\to(v)-Δt圖象如圖乙。(1)實驗中擋光片的寬度是多少時，求得的速度最接近小車過A點時的瞬時速度()A．2cmB．6cmC．10cmD．8cm(2)小車前端過A處的瞬時速度大小為____________m/s。(3)小車的加速度大小為__________m/s2。解析：(1)根據eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)得擋光片寬度越小，eq\f(Δx,Δt)越接近小車過A點時的瞬時速度，故選A。(2)圖象與縱坐標的交點為A點的速度大小，因此根據圖象有vA＝0.380m/s(3)根據勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，可得擋光片通過光電門的平均速度eq\x\to(v)＝vA＋eq\f(1,2)aΔt，在eq\x\to