专练一 研究匀变速直线运动规律（含解析）-【实验抢分】2025年高考物理二轮复习专练

这是一份专练一 研究匀变速直线运动规律（含解析）-【实验抢分】2025年高考物理二轮复习专练，共12页。试卷主要包含了20-2，45 cm-4，6　2等内容，欢迎下载使用。
1.(8分)用电火花打点计时器研究匀变速直线运动的实验中,某同学打出了如图所示的一条纸带。
(1)电火花打点计时器使用的是________V的交变电源;计时器打点的时间间隔为0.02 s,每隔4个点取1个计数点,依次得到了O、A、B、C、D几个计数点;
(2)小车由静止开始运动,则纸带的________(选填“左”或“右”)端与小车相连;
(3)用刻度尺量得OA=1.20 cm,OB=2.80 cm,OC=4.80 cm,OD=7.20 cm,打B点时纸带的速度大小为__________m/s,纸带运动的加速度大小为__________m/s2;
(4)如果当时电网中交变电流的频率变大,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值比实际值__________(选填“偏大”或“偏小”);如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(5)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是__________。
A.电磁打点计时器使用的是8 V的直流电源
B.在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动
C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔越小
D.电源的电压越高,打点的时间间隔就越小
2.(8分)某实验小组用图甲所示的装置测量自由落体运动的加速度,其操作步骤如下:
A.按照图甲的装置安装实验器材;
B.将电火花打点计时器接到学生电源的“8 V交流输出”挡位上;
C.先释放纸带,之后闭合开关接通电源,打出一条纸带;
D.多次正确进行实验,从打出的纸带中选取较理想的一条如图乙所示,在纸带上打点清晰的区间上取连续的计时点1、2、3、4、…,测得点1到点2、3、4、…的距离分别为h1、h2、h3、…
E.根据测量的数据算出重力加速度。
(1)上述步骤中有错误的是__________(填相应步骤前的字母);
(2)若从打点1时开始计时,点2、3、4、…对应时刻分别为t1、t2、t3、…,求得v2=h1t1、v3=h2t2、v4=h3t3、…,作出v-t图像如图丙所示,图线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,可知打下点1时重物的速度v1=__________,当地的重力加速度g=__________。
3.(8分)(2023·绵阳模拟)光电计时器是一种常用的计时仪器,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,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。现在某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别为t1=5×10-2 s,t2=3×10-2 s,从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt=0.15 s,用分度值为1 mm 的刻度尺测量小滑块的长度为d,示数如图乙所示。实验中测得滑块的长度d为________cm,滑块通过光电门1的速度v1为________m/s,滑块通过光电门2的速度v2为________m/s,滑块的加速度大小为________m/s2。(最后两空结果保留三位有效数字)
4.(8分)(2023·保定模拟)学校物理兴趣小组在暗室中用如图甲所示的装置测定当地的重力加速度。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。
实验步骤如下:
A.在漏斗内盛满水,旋松螺丝夹子,使水滴以一定的频率一滴滴落下;
B.用频闪仪发出的白闪光将水滴照亮,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;
C.用竖直放置的米尺测得各水滴所对应的刻度;
D.采集数据进行处理。
(1)在步骤B中,当看到有一串仿佛固定不动的水滴时,频闪仪的闪光频率_______ (选填“大于”“小于”或“等于”)水滴滴落的频率。
(2)若观察到水滴“固定不动”时频闪仪的闪光频率为12.5 Hz,读出其中几个连续的水滴的距离关系如图乙所示,则当地的重力加速度大小g=__________m/s2,第3个水滴此时的速度大小v3=__________m/s。 (结果均保留两位有效数字)
(3)该实验引起系统误差的原因可能是__________________(写出一条即可)。
5.(9分)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。
实验步骤如下:
①如图(a),将光电门固定在斜面下端附近:将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;
②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt;
③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度,如图(b)所示;v表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小,求出v;
④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③;
⑤多次重复步骤④;
⑥利用实验中得到的数据作出v -Δt图像,如图所示。
完成下列填空:
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则v与vA、a和Δt的关系式为v=__________。
(2)由图可求得vA=________m/s,a=________m/s2(结果均保留3位有效数字)。
6.(9分)(2023·鄂州模拟)如图甲所示,小明将一小球从斜面顶端水平弹出使其做平抛运动,为了研究小球平行于斜面方向的分运动规律,将频闪相机正对斜面拍摄,得到小球运动过程中的频闪照片,并测算出小球沿平行斜面方向的运动距离如图乙所示,已知频闪相机的频闪频率为20 Hz。
(1)频闪照片中相邻两个位置的时间间隔为__________s;
(2)小明由图乙判断小球平行斜面方向的分运动为匀加速直线运动,他作出该判断的理由是:______________________;
(3)由图乙可计算出小球平行斜面方向的分运动的加速度大小为__________m/s2 (结果保留三位有效数字)。
解析版
1.(8分)用电火花打点计时器研究匀变速直线运动的实验中,某同学打出了如图所示的一条纸带。
(1)电火花打点计时器使用的是________V的交变电源;计时器打点的时间间隔为0.02 s,每隔4个点取1个计数点,依次得到了O、A、B、C、D几个计数点;
(2)小车由静止开始运动,则纸带的________(选填“左”或“右”)端与小车相连;
(3)用刻度尺量得OA=1.20 cm,OB=2.80 cm,OC=4.80 cm,OD=7.20 cm,打B点时纸带的速度大小为__________m/s,纸带运动的加速度大小为__________m/s2;
(4)如果当时电网中交变电流的频率变大,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值比实际值__________(选填“偏大”或“偏小”);如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(5)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是__________。
A.电磁打点计时器使用的是8 V的直流电源
B.在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动
C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔越小
D.电源的电压越高,打点的时间间隔就越小
【解析】(1)电火花打点计时器使用220 V的交变电源;
(2)小车从静止开始做加速运动,相邻计数点间距离变大,可知小车与纸带的左端相连;
(3)打B点时纸带的速度大小为vB=OC-OA2T=4.80-1.202×0.1×10-2 m/s=0.18 m/s
由逐差法得加速度大小为a=BD-OB4T2=7.20-2.80-2.804×0.12×10-2 m/s2=0.40 m/s2;
(4)如果在实验中,交流电的频率变大,那么实际打点周期变小,根据Δx=aT2得,测量的加速度值与真实的加速度值相比偏小;加速度计算与电压无关,所以加速度测量值与实际值相比不变;
(5)电磁打点计时器使用的是8 V的交变电源,故A错误;为了充分利用纸带,在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动,故B正确;由T=1f可知,使用的电源频率越高,打点的时间间隔越小,故C正确;打点的时间间隔与电压无关,故D错误。
答案:(1)220 (2)左 (3)0.18 0.40
(4)偏小 不变 (5)B、C
2.(8分)某实验小组用图甲所示的装置测量自由落体运动的加速度,其操作步骤如下:
A.按照图甲的装置安装实验器材;
B.将电火花打点计时器接到学生电源的“8 V交流输出”挡位上;
C.先释放纸带,之后闭合开关接通电源,打出一条纸带;
D.多次正确进行实验,从打出的纸带中选取较理想的一条如图乙所示,在纸带上打点清晰的区间上取连续的计时点1、2、3、4、…,测得点1到点2、3、4、…的距离分别为h1、h2、h3、…
E.根据测量的数据算出重力加速度。
(1)上述步骤中有错误的是__________(填相应步骤前的字母);
(2)若从打点1时开始计时,点2、3、4、…对应时刻分别为t1、t2、t3、…,求得v2=h1t1、v3=h2t2、v4=h3t3、…,作出v-t图像如图丙所示,图线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,可知打下点1时重物的速度v1=__________,当地的重力加速度g=__________。
【解析】(1)电火花打点计时器的工作电源是220 V交流电源;实验时应先接通电源后释放纸带,有错误的步骤是B、C。
(2)题图丙中的图线纵轴截距是0时刻对应的速度,即表示打下点1时重物的速度。平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度,以平均速度v为纵坐标,相应的运动时间的两倍为横坐标,则v-t图线的斜率的2倍表示重力加速度,即g=2k。
答案:(1)B、C (2)b 2k
3.(8分)(2023·绵阳模拟)光电计时器是一种常用的计时仪器,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,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。现在某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别为t1=5×10-2 s,t2=3×10-2 s,从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt=0.15 s,用分度值为1 mm 的刻度尺测量小滑块的长度为d,示数如图乙所示。实验中测得滑块的长度d为________cm,滑块通过光电门1的速度v1为________m/s,滑块通过光电门2的速度v2为________m/s,滑块的加速度大小为________m/s2。(最后两空结果保留三位有效数字)
【解析】滑块的长度为d=8.45 cm-4.00 cm=4.45 cm;
通过光电门的时间很短,故可用通过光电门的平均速度代替瞬时速度,可知通过光电门1和2的速度分别为v1=dt1=0.89 m/s,v2=dt2=1.48 m/s;
滑块的加速度大小为a=v2-v1Δt=3.93 m/s2。
答案: 4.45 0.89 1.48 3.93
4.(8分)(2023·保定模拟)学校物理兴趣小组在暗室中用如图甲所示的装置测定当地的重力加速度。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。
实验步骤如下:
A.在漏斗内盛满水,旋松螺丝夹子,使水滴以一定的频率一滴滴落下;
B.用频闪仪发出的白闪光将水滴照亮,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;
C.用竖直放置的米尺测得各水滴所对应的刻度;
D.采集数据进行处理。
(1)在步骤B中,当看到有一串仿佛固定不动的水滴时,频闪仪的闪光频率_______ (选填“大于”“小于”或“等于”)水滴滴落的频率。
(2)若观察到水滴“固定不动”时频闪仪的闪光频率为12.5 Hz,读出其中几个连续的水滴的距离关系如图乙所示,则当地的重力加速度大小g=__________m/s2,第3个水滴此时的速度大小v3=__________m/s。 (结果均保留两位有效数字)
(3)该实验引起系统误差的原因可能是__________________(写出一条即可)。
【解析】(1)当频闪仪频率等于水滴滴落的频率时,可看到一串仿佛固定不动的水滴。
(2)频闪仪的闪光频率为12.5 Hz,则闪光周期为T=1f=112.5 s=0.08 s
由逐差法可知Δh=h35-h13=g(2T)2
解得重力加速度g=h35-h13(2T)2=737.4-245.8-245.8(2×0.08)2×10-3 m/s2≈9.6 m/s2
第3个水滴此时的速度大小v3=v24=h242T=460.8-92.22×0.08×10-3 m/s≈2.3 m/s
(3)由于空气阻力对水滴的作用,水滴不是严格的自由落体;或者滴水的频率改变了,都会产生误差。
答案:(1)等于 (2)9.6 2.3
(3)存在空气阻力(或水滴滴落的频率变化)
5.(9分)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。
实验步骤如下:
①如图(a),将光电门固定在斜面下端附近:将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;
②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt;
③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度,如图(b)所示;v表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小,求出v;
④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③;
⑤多次重复步骤④;
⑥利用实验中得到的数据作出v -Δt图像,如图所示。
完成下列填空:
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则v与vA、a和Δt的关系式为v=__________。
(2)由图可求得vA=________m/s,a=________m/s2(结果均保留3位有效数字)。
【解析】(1)设挡光片末端到达光电门的速度为v,则由速度-时间关系可知v=vA+aΔt
且v=vA+v2
联立解得v=vA+12aΔt
(2)将图线延长交纵轴52.16 cm/s处,即为vA=0.522 m/s
图线的斜率k=12a=53.6-52.4(185-35)×10-3 cm/s2=8.00 cm/s2
即a=0.160 m/s2
答案:(1)vA+12aΔt (2)0.522 0.160
6.(9分)(2023·鄂州模拟)如图甲所示,小明将一小球从斜面顶端水平弹出使其做平抛运动,为了研究小球平行于斜面方向的分运动规律,将频闪相机正对斜面拍摄,得到小球运动过程中的频闪照片,并测算出小球沿平行斜面方向的运动距离如图乙所示,已知频闪相机的频闪频率为20 Hz。
(1)频闪照片中相邻两个位置的时间间隔为__________s;
(2)小明由图乙判断小球平行斜面方向的分运动为匀加速直线运动,他作出该判断的理由是:______________________;
(3)由图乙可计算出小球平行斜面方向的分运动的加速度大小为__________m/s2 (结果保留三位有效数字)。
【解析】(1)频闪相机的频闪频率为20 Hz,根据频率与周期的关系可得频闪照片中相邻两个位置的时间间隔为T=1f=120 s=0.05 s。
(2)根据图乙可得各相邻时间间隔内的位移分别为x1=5.28 cm
x2=10.88 cm-5.28 cm=5.6 cm
x3=16.81 cm-10.88 cm=5.93 cm
x4=23.06 cm-16.81 cm=6.25 cm
则各相邻时间间隔内的位移差分别为
x2-x1=5.6 cm-5.28 cm=0.32 cm
x3-x2=5.93 cm-5.6 cm=0.33 cm
x4-x3=6.25 cm-5.93 cm=0.32 cm
在误差允许的范围内,相同时间间隔内相邻的位移差为定值,故小球平行斜面方向的分运动为匀加速直线运动。
(3)根据匀变速直线运动位移差公式可得小球平行斜面方向的分运动的加速度大小为a=x3+x4-x1-x24T2=(5.93+6.25-5.28-5.6)×10-24×0.052 m/s2=1.30 m/s2。
答案:(1)0.05
(2)在误差允许的范围内,相同时间间隔内相邻的位移差为定值
(3)1.30