2022版高考物理一轮复习演练：专题1 实验1 研究匀变速直线运动

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1．(2020届吉林检测)测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图的装置，图中长木板水平固定．
(1)实验过程中，电火花计时器应接在交流电源上，调整定滑轮高度，使__________.
(2)已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ＝______________.
(3)如图所示为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点未画出．从纸带上测出s1＝3.20 cm，s2＝4.52 cm，s5＝8.42 cm，s6＝9.70 cm.则木块加速度大小a＝____________m/s2(结果保留2位有效数字)．
【答案】(1)细线与长木板平行
(2)eq \f(mg－m＋Ma,Mg)
(3)1.3
【解析】(1)为了使细线的拉力方向与木块运动方向相同，应调整细线与长木板平行．
(2)根据牛顿第二定律，对砝码盘和砝码整体有mg－F＝ma，
对木块有F－μMg＝Ma，
联立两方程解得μ＝eq \f(mg－m＋Ma,Mg).
(3)利用逐差法得
a＝eq \f(s5＋s6－s1＋s2,8T2)＝1.3 m/s2.
2．(2020年重庆诊断)某实验小组利用如图甲实验装置测量物体运动的加速度大小．
(1)如图乙，用20分度的游标卡尺测得遮光条的宽度d＝______cm.
(2)实验时，用刻度尺测量出图示位置遮光条与光电门间距离s，然后将滑块由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为Δt，则可计算出滑块运动过程的加速度大小为________．(用题给物理量字母表示)
【答案】(1)1.095 (2)eq \f(d2,2sΔt2)
【解析】(1)20分度的游标卡尺精确度为0.05 mm，读数由主尺和游标尺两部分组成．游标尺零刻度线的左侧整毫米为10 mm，游标上第19根线与主尺对齐，19×0.05 mm＝0.95 mm，读数为10 mm＋0.95 mm＝10.95 mm＝1.095 cm.
(2)滑块经过光电门挡住光的时间极短，则可用平均速度代替瞬时速度，有滑块的瞬时速度为v≈eq \(v,\s\up6(－))＝eq \f(d,Δt)，滑块由静止开始做匀加速直线运动，由速度—位移关系v2－02＝2as，联立可得a＝eq \f(d2,2sΔt2).
3．光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2 s和4.0×10－3 s．用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．
甲 乙

丙
(1)滑块的宽度d＝________cm.
(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝__________m/s(结果保留2位有效数字)．
(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．
【答案】(1)1.010 (2)1.0 2.5 (3)平均速度 滑块
4．(2020年河南适应性测试)如图甲所示，某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度．在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时；若再次挡光，计时器将重新计时．实验中该同学将钢条竖直置于一定高度(下端A高于光控开关)，由静止释放测得先后两段挡光时间分别为t1和t2.
甲 乙
(1)用游标卡尺测量AB、BC的长度，其中AB的长度如图乙所示，其值为________mm.
(2)若狭缝宽度忽略，该同学利用公式求出v1＝eq \f(AB,t1)、v2＝eq \f(BC,t2)，则重力加速度g＝________(用v1、v2、t1、t2表示)．若狭缝宽度不能忽略，则用此方法得到的g值与真实值相比将________(填“偏大”或“偏小”)．
【答案】(1)64.3 (2)eq \f(2v2－v1,t1＋t2) 偏大
【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为64 mm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.1×3 mm＝0.3 mm，所以最终读数为64 mm＋0.3 mm＝64.3 mm.
(2)AB中间时刻的速度为v1＝eq \f(AB,t1)；BC中间时刻的速度v2＝eq \f(BC,t2)；根据v2－v1＝gt，其中的t＝eq \f(1,2)(t1＋t2)，解得g＝eq \f(2v2－v1,t1＋t2)；若狭缝宽度不能忽略，A到C的实际时间大于t1＋t2.所以测量得到的重力加速度值比真实值偏大．
综合提升练
5．(2020届武汉名校质检)如图甲所示，用打点计时器记录小车的运动情况．小车开始在水平玻璃板上运动，后来在薄布面上做减速运动．所打出的纸带及相邻两点间的距离(单位：cm)如图乙所示，纸带上相邻两点间对应的时间间隔为0.02 s．试用作图法(v－t图像)求出小车在玻璃板上的运动速度．
甲
乙
【答案】0.85 m/s
【解析】设对应点1、2、3、4、5的瞬时速度分别为v1、v2、v3、v4、v5，则有
v1＝eq \f(1.6＋1.4,0.04) cm/s＝75 cm/s＝0.75 m/s，
v2＝eq \f(1.4＋1.2,0.04) cm/s＝65 cm/s＝0.65 m/s，
v3＝eq \f(1.2＋1.0,0.04) cm/s＝55 cm/s＝0.55 m/s，
v4＝eq \f(1.0＋0.8,0.04) cm/s＝45 cm/s＝0.45 m/s，
v5＝eq \f(0.8＋0.6,0.04) cm/s＝35 cm/s＝0.35 m/s，
以速度为纵坐标，以时间为横坐标建立直角坐标系．用描点法作出小车在薄布上做减速运动时的v－t图像．将图像延长，使其与纵轴相交，如图所示．由图像可知小车做减速运动的初速度为0.85 m/s，即为小车在玻璃板上的运动速度．