实验1 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习（word）人教版

1．(2020·大同联考)某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图所示，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E。测量时发现B点已模糊不清，他只测得AC长为14.56 cm，CD长为11.15 cm，DE长为13.73 cm。

(1)为了探究匀变速直线运动的规律，该同学所取的计数点个数____________；(填字母序号)

A．偏少　　 B．偏多　　

C．合适

(2)若小车是做匀变速直线运动，由该同学所测的实验数据，请你帮他求出：打C点时小车的瞬时速度vC＝__________ m/s，小车的加速度a＝____________ m/s2，AB的距离应为____________ cm，打A点时小车的瞬时速度vA＝____________ m/s。(计算结果保留三位有效数字)

[解析]　(1)本实验根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，应多取一些数据，根据逐差法求出加速度，再求平均值，而该同学只取两组数据，计数点偏少，故A正确；

(2)由于第1个计数点，在该点下标明A，第6个点下标明B，第11个点下标明C，第16个点下标明D，第21个点下标明E，可知相邻的计数点间的时间间隔t＝0.1 s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得：vC＝＝m/s＝0.986 m/s。由于AC间的时间间隔T＝0.2 s，CE间的时间间隔也为T＝0.2 s，根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，xDE－xCD＝Δx＝aT2，a＝2.58 m/s2；根据匀变速直线运动的推论公式xm－xn＝(m－n)aT2，xDE－xCD＝Δx＝2.58 cm，xCD－xAB＝2Δx，所以：xAB＝xCD－2Δx＝5.99 cm；根据匀变速直线运动速度时间公式得：vC＝vA＋2aT，解得：vA＝0.986－0.2×2.58 m/s＝0.470 m/s。

[答案]　(1)A　(2)0.986　2.58　5.99　0.470

2．(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0.1 s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：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(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＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g＝____________ m/s2。(保留2位有效数字)

[解析]　利用数码相机的连拍功能，通过每隔一定时间的拍摄确定小球位置，所以还必须使用的器材是米尺，将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺，用米尺测量小球位置间的距离，利用逐差法由公式Δx＝aT2，可得a＝g＝＝9.7 m/s2。

[答案]　(1)A　(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺　(3)9.7

3．(2021·山东聊城市一模)某组同学用下图甲所示的实验装置测量重力加速度，铁架台上固定着光电门，让直径为d的小球从一定高度处由静止开始自由下落，小球球心正好通过光电门。光电门可记录小球通过光电门的时间。

(1)用游标卡尺测量小球直径时，游标卡尺的刻度如图乙所示，则小球的直径为____________ cm。

(2)某次实验中小球的下边缘与光电门间的距离为h，小球通过光电门的时间为Δt，若小球通过光电门的速度可表示为，重力加速度可表示为g＝________________(用字母表示)。

(3)严格来说并不等于小球球心经过光电门的速度，由此计算出的速度比真实值____________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

[解析]　(1)由20分度的游标卡尺的读数规则知小球的直径d＝25 mm＋0.05 mm×8＝25.40 mm＝2.540 cm。

(2)由v2＝2gH、v＝、H＝h＋

联立解得g＝。

(3)为小球通过光电门的平均速度，是通过光电门所用时间中点的瞬时速度，而小球球心通过光电门的速度为通过光电门这段位移中点的瞬时速度，在匀加速直线运动中，在某一段运动过程位移中点的瞬时速度大于时间中点的瞬时速度，则计算出的速度比真实值偏小。

[答案]　2.540　(2)　(3)偏小

4．(2020·无锡模拟)在暗室中用如图所示装置做“测定重力加速度”的实验。

实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：

①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下。

②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴。

③利用频闪照相获取下落水滴和竖直放置的米尺的照片。

④由竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度。

⑤采集数据进行处理。

(1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是________________________________________________________________________。

(2)实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30 Hz，某同学读出其中几个比较远的水滴到第一个水滴的距离如图所示，根据数据测得当地重力加速度g＝___________ m/s2；第8个水滴此时的速度v8＝___________ m/s。(结果都保留三位有效数字)

(3)该实验存在的系统误差可能有(答出一条即可)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析]　(1)后一水滴经过一个频闪间隔运动到前一水滴的位置，可看到一串仿佛固定不动的水滴，即频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，水滴仿佛不动。

(2)g＝

＝ m/s2

＝9.72 m/s2；

v8＝＝ m/s≈2.27 m/s。

(3)存在空气阻力对水滴的运动产生影响，水滴滴落的频率不恒定也会对实验产生影响。

[答案]　见解析

5．(2021·贵阳检测)利用如图a所示的装置可以进行“研究匀变速直线运动的规律”实验。将质量为 m1的物块1与质量为 m2的物块2(m1＜m2)通过轻绳悬挂在定滑轮上，打点计时器(用频率为50Hz的交流电)固定在竖直方向上，物块1与穿过打点计时器的纸带相连接。开始时托住物块2使两物块均处于静止状态，之后将物块2释放。如图b所示为实验中打点计时器打出的一条点迹清晰的纸带。O是打点计时器打下的第一个点，相邻两个计数点之间还有四个点没有画出。

(1)相邻两计数点之间的时间间隔为____________ s。

(2)实验时要在接通打点计时器电源之____________释放物块2(选填“前”或“后”)。

(3)将各计数点至O点的距离依次记为h1、h2、h3、h4、…，测得h2＝1.60 cm，h4＝6.40 cm，请计算打点计时器打下C点时物块的速度大小为____________ m/s。

(4)根据测出物块1上升的高度h与相应的时间t，描绘出如图所示的h­t2图线，由此可以求出物块的加速度大小为____________ m/s2。

[解析]　(1)根据题述，则相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，则相邻两个计数点之间的时间间隔为

T＝5×＝5×0.02 s＝0.1 s。

(2)若先释放物块2，则在接通打点计时器电源时物块运动速度较大，所以实验时要在接通打点计时器电源之后释放物块2。

(3)根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于在中间时刻的瞬时速度可知，打点计时器打下C点时物块的速度大小为v＝＝0.24 m/s。

(4)由匀变速直线运动规律有h＝at2，由题图知图线的斜率等于a，即a＝0.4 m/s2，物块的加速度大小a＝2×0.4 m/s2＝0.8 m/s2。

[答案]　(1)0.1　(2)后　(3)0.24　(4)0.8