2021年高考物理一轮复习考点3实验研究匀变速直线运动课件

实验：研究匀变速直线运动考点3题组一基础与经典题1．(1)用螺旋测微器测量一个“圆柱形”导体的直径R，如图1所示，则R＝________mm。(2)用游标卡尺测量一个“圆柱形”导体的长度L，如图2所示，则L＝________mm。2.150104.00解析(1)由题图1得：R＝2mm＋0.01mm×15.0＝2.150mm。(2)由题图2得：L＝104mm＋0.05mm×0＝104.00mm。解析2．关于打点计时器的使用，请完成以下各题。(1)根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到或直接测量而得到的物理量是()①时间间隔；②位移；③加速度；④平均速度A．①②B．①③C．①②④D．①②③④(2)打点计时器振针打点的周期取决于()A．交流电压的高低B．交流电的频率C．永久磁铁的磁性强弱D．振针与复写纸间的距离AB(3)接通电源与让纸带(随物体)开始运动，这两个操作的时间关系应当是()A．先接通电源，再释放纸带B．先释放纸带，再接通电源C．释放纸带的同时接通电源D．不同的实验要求不同A解析(1)打点计时器每隔0.02s打一个点，通过点的数量就可以知道时间间隔。通过用刻度尺量出始末两点之间的距离，可以直接得到小车运动的位移，A正确，B、C、D错误。(2)因为T＝1f，所以打点计时器的周期由交流电的频率f决定。故B正确，A、C、D错误。(3)应先接通电源后释放纸带，这样可以充分利用纸带记录运动情况，故A正确，B、C、D错误。解析3．(1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，给你以下器材：电磁打点计时器、电池组、纸带、复写纸、小车、钩码、细绳、一端附有定滑轮的长木板。其中不需要的器材是________，还需要增添的器材有________________________________。电池组低压交流电源、刻度尺(2)关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确的是________。A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B．在释放小车前，小车应靠近打点计时器C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D．打点计时器应接在低压直流电源上E．小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行F．作v­t图象时，应先描点后连线，并且要把描出的所有点都连接起来BCE解析(1)电磁打点计时器使用低压交流电源，所以不需要的器材是电池组。为了得到小车的运动规律，还需要刻度尺来测量计数点之间的距离，所以还需要低压交流电源、刻度尺。(2)长木板不能侧向倾斜，但是可以一端高一端低，故A错误；在释放小车前，小车应尽量靠近打点计时器，以能在纸带上打出更多的点，有利于实验数据的处理，故B正确；实验中应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，故C正确；打点计时器应接在低压交流电源上，故D错误；小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行，故E正确；作v­t图象时，让尽量多的点在图线上，不在图线上的点均匀分布在图线的两侧，描绘成平滑的曲线，不要求所有的点都在图线上，故F错误。解析4．光电计时器是物理学中常用的一种研究物体运动情况的计时仪器，其结构如图甲所示。a、b分别为光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间，这样就可以将物体通过光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速度。如图乙所示，气垫导轨上安装有A、B两个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度为d的遮光片。现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动，并依次通过光电门A、B，光电计时器记录的时间分别为t1、t2，并测得遮光片从光电门A运动到光电门B所用的时间Δt。(1)在实验中，为了更准确地测得滑块通过光电门的速度，应选用较________(填“宽”或“窄”)的遮光片。(2)由题可知，遮光片通过光电门A时的速度表达式v1＝________，通过光电门B时的速度表达式v2＝________。(3)滑块在气垫上运动的加速度的表达式a＝_____________。窄dt1dt2dt1－t2t1t2Δt解析(1)用极短时间内的平均速度表示瞬时速度时，时间越短所测瞬时速度越准确，所以应选择较窄的遮光片。(2)由题可知：v1＝dt1，v2＝dt2。(3)滑块的加速度a＝v2－v1Δt＝dt1－t2t1t2Δt。解析5．某同学利用图a所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码，打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz，纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图b所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：(1)在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为________m/s，在打出D点时，物块的速度大小为________m/s。(保留两位有效数字)(2)物块的加速度大小为________m/s2。(保留两位有效数字)0.560.962.0解析(1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，可得vB＝xAC2T＝4.61＋6.59×10－20.2m/s＝0.56m/svD＝xCE2T＝8.61＋10.61×10－20.2m/s≈0.96m/s。解析(2)根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可知x3－x1＝2a1T2x4－x2＝2a2T2为了更加准确地求解加速度，对两个加速度取平均值，得a＝12(a1＋a2)＝x3＋x4－x1＋x24T2＝[8.61＋10.61－4.61＋6.59]×10－24×0.12m/s2＝2.0m/s2。解析6．某同学用频闪照相法研究小球的自由落体运动，选择一张清晰的频闪照片，剪掉前面小球重叠部分进行研究。已知小球在释放位置时，球心与刻度尺的零刻度线对齐。(1)根据照片中刻度尺的数据，请读出小球运动到照片中第5个像点时下落的高度为________________________________m。(2)若所用照相机的曝光频率为f，照片上1、3像点距离和1、5像点距离分别为s1、s2，则照相机相邻两次曝光的时间间隔T＝________，小球自由下落的加速度a＝________。0.2119(0.2116～0.2119均可)1fs2－2s1f24解析(1)由图可知，小球下落的高度h＝21.19cm＝0.2119m。(2)曝光周期和曝光频率互为倒数，则照相机相邻两次曝光的时间间隔为：T＝1f；根据s2－2s1＝a(2T)2，得a＝s2－2s1f24。解析7．在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，某同学是采用v­t图象来求加速度的。(1)如图1是实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的3个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个点没有画出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。打点计时器打C点时，小车的速度为________m/s。(结果保留两位有效数字)0.44(2)其余各点的速度都标在了v­t坐标系中，如图2所示。t＝0.10s时，打点计时器恰好打B点。请你将(1)中所得结果标在图2所示坐标系中(其他点已标出)，并作出小车运动的v­t图线；利用图线可知，小车的速度随时间增加，小车做加速度________的加速直线运动，其加速度a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)不变1.1答案图见解析解析(1)中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，故vC＝vBD＝0.1333－0.04502×0.1m/s≈0.44m/s。(2)在v­t坐标系中描点作图，如图。由图线可知，小车的速度随时间均匀增加，小车做加速度不变的加速直线运动；图象的斜率表示加速度，则a＝ΔvΔt＝0.74－0.210.5m/s2≈1.1m/s2。解析题组二高考真题8．(2019·全国卷Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是________点。在打出C点时物块的速度大小为________m/s(保留三位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________m/s2(保留两位有效数字)。A0.2330.75解析物块加速下滑，因此打点间距逐渐增大，故先打出A点。打C点时物块的速度大小vC＝xBD2T＝5.85－1.20×10－22×0.1m/s≈0.233m/s。物块下滑的加速度大小a＝xCE－xAC2T2＝9.30－3.15－3.15×10－20.22m/s2＝0.75m/s2。解析9．(2019·全国卷Ⅲ)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是________。(填正确答案标号)A．米尺B．秒表C．光电门D．天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答：___________________________________________________。A将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺解析(1)利用频闪照片测重力加速度时需要测量小球下落的距离，因此实验中还必须使用米尺，A正确。(2)将米尺竖直放置，小球靠近米尺下落，从照片上直接读出小球下落的距离。(3)根据Δs＝gT2得重力加速度大小g＝bc－abT2＝ac－ab－abT2＝58.7－24.5－24.5×10－20.12m/s2＝9.7m/s2。解析(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5cm、ac＝58.7cm，则该地的重力加速度大小为g＝________m/s2。(保留两位有效数字)9.710．(2018·全国卷Ⅲ)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺。(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为__________________(用L、L1和g表示)。2L－L1g(3)已知当地的重力加速度大小为g＝9.80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm，乙的反应时间为________s。(结果保留两位有效数字)(4)写出一条提高测量结果准确程度的建议：__________________________________________________________。解析根据题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落体运动规律，h＝12gt2，解得t＝2L－L1g。代入数据得：t＝0.20s。解析0.20多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子11．(2017·全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图a所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图b记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)(1)由图b可知，小车在桌面上是______________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图b的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图b中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2。(结果均保留两位有效数字)从右向左0.190.037解析(1)小车运动时由于摩擦力的作用，速度逐渐减小，滴水计时器滴下水