2021高考物理一轮复习实验一研究匀变速直线运动高效演练含解析

-1-实验一研究匀变速直线运动1.某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验操作中,下列说法正确的是__________。A.使小车运动的加速度尽量小一些B.在释放小车前,小车应紧靠在打点计时器上C.测出从第一个点到所选点的距离和时间,用s=at2计算加速度D.根据实验数据画出v-t图象,量出其倾角θ,用公式a=tanθ算出加速度(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。则小车的加速度a=______m/s2(要求充分利用测量数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB=______m/s。(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)选B。小车运动的加速度尽量小些,这样点迹密集,每个时间对应的位移小,不利于减小测量误差,选项A错误;实验时为保证纸带上尽可能地多打点,有利于数据的采集和处理,开始时小车要靠近打点计时器,选项B正确;第一个点不一定是出发点,速度不一定是零,公式s=at2不能适用,选项C错误;两坐标轴的分度大小往往是不相等的,又由于测量角度时测量误差较大,故不能采用a=tanθ计算加速度,选项D错误。(2)两点间的时间间隔T=0.1s;由逐差法可得:a==-2-m/s2=0.80m/s2在匀变速直线运动中,某段时间的平均速度等于其中间时刻的瞬时速度,故vB===m/s=0.40m/s。答案:(1)B(2)0.800.402.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,如图甲所示。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,图乙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)由图乙可知,小车在桌面上是__________(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图乙的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图乙中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2位有效数字)【解析】(1)轻推小车后,小车在桌面上做减速运动,桌面上“水滴”的间距应逐渐减小,小车的运动方向是从右向左。(2)相邻两水滴的时间间隔为t=s=s,小车运动到A位置时速度大小为vA==m/s=0.1875m/s≈0.19m/s;小车运动的加速度大小为a=≈0.038m/s2。-3-答案:(1)从右向左(2)0.190.0383.在“利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度”实验中,打点计时器接在50Hz交流电源上,某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间还有四个点)。从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图所示。(1)若把每一段纸带的右上端连接起来,结果得到一条倾斜的直线,如图所示,由图可知纸带做__________运动。(2)从第一个计数点A开始计时,为求出0.25s时刻纸带的瞬时速度,需要测出哪一段纸带的长度?答:__________(选填“a”“b”“c”“d”或“e”)。(3)若测得a段纸带的长度为10.00cm,e段纸带的长度为2.00cm,则可求出加速度的大小为__________m/s2。(结果保留2位有效数字)【解析】(1)纸带剪开后,水平方向每条宽度相同,正好与时间对应,竖直长度为相邻相等时间的位移,由于Δs=aT2,纸带长度差相等,变化规律恰好与速度一样。图线可看作v-t图象,即速度均匀减少,做匀减速运动。(2)求0.25s的速度,即求0.2～0.3s内的平均速度,0.2～0.3s内的位移恰好是纸带c段对应的长度。(3)利用Δs=aT2,即sm-sn=(m-n)aT2,有:a==-2.0m/s2,所以a大小为2.0m/s2。答案:(1)匀减速(2)c(3)2.04.某实验小组用如图所示的实验装置测当地的重力加速度,图中A、B是两个光电门,钢球自由下落过程中,先后通过光电门A、B,钢球通过光电门A时与光电门相连的光电计时器开始计时,通过光电门B时就停止计时,得到钢球从A运动到B所用的时间t,用刻度尺测出A、B间的高-4-度h,保持钢球下落的位置不变,光电门B的位置不变,改变光电门A的位置,重复前面的实验,测出多组h、t的值。(1)根据测得的多组h、t的值,算出每组的,作出-t图象,则图象应是图中的__________。(2)图线在纵轴上的截距表示____________________,要求出重力加速度,必须求出图线的______________,若求出的图线的这个量用k表示,则当地的重力加速度为__________。【解析】(1)由于钢球下落的位置不变,光电门B的位置不变,因此钢球到达光电门B的速度不变,设钢球到光电门B的速度为vB,则钢球的运动可以看成是倒过来的匀减速直线运动,则有:h=vBt-gt2,即=vB-gt,因此D正确,A、B、C错误;(2)由函数表达式可知,图线与纵轴的交点表示钢球通过B光电门的速度,要求出重力加速度,必须求出图线斜率的绝对值,则由k=g,解得:g=2k。答案:(1)D(2)钢球通过光电门B时的速度斜率的绝对值2k【加固训练】(2018·海南高考)学生课外实验小组使用如图所示的实验装置测量重力加速度大小。实验时,他们先测量分液漏斗下端到水桶底部的距离s;然后使漏斗中的水一滴一滴地下落,调整阀门使水滴落到桶底发出声音的同时,下一水滴刚好从漏斗的下端滴落;用秒表测量第1个水滴从漏斗的下端滴落至第n个水滴落到桶底所用的时间t。-5-(1)重力加速度大小可表示为g=__________(用s、n、t表示);(2)如果某次实验中,s=0.90m,n=30,t=13.0s,则测得的重力加速度大小g=__________m/s2;(保留2位有效数字)(3)写出一条能提高测量结果准确程度的建议:_________________。【解析】(1)已知第1个水滴从漏斗的下端滴落至第n个水滴落到桶底所用的时间t,所以一个水滴从漏斗的下端滴落到桶底所用的时间Δt=,所以s=g(Δt)2=g()2,故g=(2)g==m/s2≈9.6m/s2(3)提高精度可以提高测量时间的精度和距离的精度,也可以适当增大n,或多测几次取平均值。答案:(1)(2)9.6(3)适当增大n或多次测量取平均值5.如图甲所示是研究小车做匀变速直线运动基本公式应用的实验装置,打点计时器的工作周期为T。(1)实验中,必要的措施是()A.细线必须与长木板平行B.小车必须具有一定的初速度C.小车质量远大于钩码质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力-6-(2)如图乙所示,A、B、C、D、E、F、G是打好的纸带上7个连续的点。从图乙中可读得s6=__________cm,计算F点对应的瞬时速度大小的计算式为vF=__________(用题目中所给量的字母表示)。(3)如图丙所示是根据实验数据画出的v2-2s图线(s为各打点至同一起点的距离),由图线可知:该图线的斜率表示____________________,其大小为__________(保留2位有效数字)。【解析】(1)实验中,细线必须与长木板平行,以减小实验的误差,选项A正确;实验中让小车由静止释放,不需要初速度,选项B错误;此实验不需要使得小车质量远大于钩码质量,选项C错误;此实验没必要平衡小车与长木板间的摩擦力,选项D错误。(2)从图乙中可读得s6=6.00cm,计算F点对应的瞬时速度的表达式为vF=。(3)由图线可知小车运动的加速度为a=m/s2=0.50m/s2。答案:(1)A(2)6.00(3)小车加速度的大小0.50m/s2【加固训练】某同学利用如图甲的实验装置探究测量重力加速度大小。-7-(1)该同学开始实验时情形如图甲所示,接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:①__________________________________________________;②________________________________________________。(2)该同学经修改错误并正确操作后得到如图乙所示的纸带,取连续六个点A、B、C、D、E、F为计数点,测得A点到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5。若打点的频率为f,则打E点时重物的速度表达式vE=__________。(3)该同学先分别计算出各计数点的速度值,并试画出速度的二次方(v2)与对应重物下落的距离(h)的关系如图丙所示,则重力加速度g=__________m/s2。【解析】(1)打点计时器使用的是直流电源;要让打点计时器打尽可能多的点,重物应紧靠打点计时器。(2)把E当成中间时刻点,找到DF段,则vE==。(3)由运动学公式v2=+2gh,可知v2-h图线的斜率就是重力加速度g的2倍,由图丙得g=9.4m/s2。答案:(1)①打点计时器使用的是直流电源②重物没有紧靠打点计时器(2)(3)9.4