2027年高考物理一轮复习 突破练习含答案006-课时作业6 探究小车速度随时间变化的规律（教用）

这是一份2027年高考物理一轮复习 突破练习含答案006-课时作业6 探究小车速度随时间变化的规律（教用），共12页。试卷主要包含了小明同学在家自主开展实验探究等内容，欢迎下载使用。
1．（6分）“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图甲所示。
（1） 为使小车做匀加速直线运动且实验能顺利进行，实验时必要的措施是_ _ _ _ （选填选项前的字母）。
A. 细线必须与长木板平行
B. 使用交流电源
C. 小车的质量要远大于钩码的质量
D. 将木板右侧垫高以平衡小车与长木板间的摩擦力
E. 先接通电源再释放小车
（2） 图乙是规范操作下得到的一条点迹清晰的纸带，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上A、B、C、D、E、F和G，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所接电源的频率为50Hz，则实验时纸带的_ _ _ _ （选填“左端”或“右端”）与小车相连，小车的加速度大小为_ _ _ _ m/s2（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1） ABE
（2） 左端；0.50
【解析】
（1） 为了使拉力的方向不变，细线必须与长木板平行，故A正确；打点计时器需要用交流电源，故B正确；本实验不需要用钩码的重力代替细线的拉力，因此不需要小车的质量远大于钩码的质量，故C错误；本实验不需要探究小车所受合力与加速度的关系，因此不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，故D错误；为了充分利用纸带，实验时应先接通电源再释放小车，故E正确。
（2） 纸带与小车相连的那端先通过打点计时器，先打点，速度较小，点迹间距离较小，故实验时纸带的左端与小车相连。计数点间时间间隔T=5×1f=5×150s=0.1s，由逐差法求加速度，a=xDG−xAD(3T)2，代入数据解得a≈0.50m/s2。
2．（2025·河南开封模拟）（8分）某同学利用图甲所示装置测当地的重力加速度g的大小。请回答下列问题：
甲
（1） 下列说法正确的是_ _ _ _ 。
A. 重物选用质量和密度较大的
B. 打点计时器的两个限位孔应保持在同一竖直线上
C. 实验时应先释放重物，再接通打点计时器的电源
D. 该实验中需要用秒表测量重物下落的时间
（2） 在某次实验中，按规范操作，得到一条点迹清晰的纸带，截取部分纸带，测量结果如图乙所示。已知打点计时器所接交流电源的频率是50Hz，则打下D点时重物的速度大小为_ _ _ _ m/s，当地的重力加速度g的测量值为_ _ _ _ m/s2。（结果均保留3位有效数字）
乙
（3） 该同学发现，重力加速度g的测量值小于当地资料提供的重力加速度值，产生误差的原因有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。（写出一个原因即可）
【答案】（1） AB
（2） 3.66；9.64
（3） 打点计时器对纸带有摩擦力（或存在空气阻力）
【解析】
（1） 为了减小测量误差，应尽可能减小阻力的影响，重物选用质量和密度较大的，A正确；为了减小阻力，打点计时器的两个限位孔应保持在同一竖直线上，B正确；实验时应先接通打点计时器的电源，再释放重物，C错误；该实验中打点计时器可以记录重物下落的时间，不需要用秒表测量，D错误。
（2） CE两点间的平均速度等于中间时刻（打下D点时）的瞬时速度，且相邻两计数点之间的时间间隔为0.04s，所以打下D点时重物的速度大小vD=0.1386+×2m/s≈3.66m/s。用逐差法可得g=xCE−xAC(2T)2，其中T=0.04s，解得g≈9.64m/s2。
3．（10分）某学习小组利用如图甲所示装置打出的纸带求加速度大小，所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示，现测得相邻两个计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，相邻两个计数点间的时间间隔均为T。
（1） 小明同学求得打点计时器在打图乙中B点时小车的速度大小为vB=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （用题中所给字母表示），同理求得vC、vD、⋯ ，作出v−t图像求得小车的加速度大小；
（2） 小红同学充分利用图乙所测数据，利用逐差法求得小车的加速度大小为a=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （用题中所给字母表示）；
（3） 小刚同学以A点为起点，用打出B、C、D、E、F、G各点时小车的位移除以相应位移对应的时间t，分别求得AB、AC、AD、AE、AF、AG段的平均速度大小，然后作出v−t图像，若测得图线的斜率为k，截距为b，则小车的加速度大小为a=_ _ _ _ _ _ （用字母k表示），b代表的物理意义是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；
（4） 小伟同学沿着计数点垂直于纸带将纸带剪开，得到AB段、BC段、CD段、DE段、EF段、FG段，将剪得的纸带按顺序贴在坐标系中，各段紧靠但不重叠，如图丙所示，以纸带宽度代表时间间隔T，连接每段纸带上端的中点得到一条直线，测得该直线的斜率为k′，则小车的加速度大小为a=_ _ _ _ _ _ （用字母k′、T表示）。
丙
【答案】（1） x1+x22T
（2） (x4+x5+x6)−(x1+x2+x3)9T2
（3） 2k；A点的速度大小
（4） k′T
【解析】
（1） B点对应AC段的中间时刻，由中间时刻速度等于全程平均速度可知，vB=x1+x22T。
（3） 由x=vAt+12at2，得xt=vA+12at，即v=vA+12at，故根据图像可得a=2k，b=vA，b代表的物理意义是A点的速度大小。
（4） 根据Δx=aT2，可得斜率k′=ΔxT=aT，故a=k′T。
4．（8分）小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。
（1） 家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_ _ _ _ _ _ 。
（2） 下列主要操作步骤的正确顺序是_ _ _ _ 。（选填写各步骤前的序号）
①把刻度尺竖直固定在墙上；
②捏住小球，从刻度尺旁静止释放；
③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置；
④打开手机摄像功能，开始摄像。
（3） 停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度尺如图乙所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为16s，刻度尺的分度值是1mm，由此测得重力加速度为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m/s2。（结果保留2位有效数字）
（4） 在实验中，测出的重力加速度比当地实际重力加速度_ _ _ _ （选填“大”或“小”）。
【答案】（1） 小钢球
（2） ①③④②
（3） 9.6(9.5～9.7)
（4） 小
【解析】
（2） 实验时要先安装仪器，然后测量，最后处理数据，则主要操作步骤的正确顺序是①③④②。
（3） 小球在三个位置对应的刻度值是2.50cm、26.50cm、77.20cm，则根据Δℎ=gT2，其中Δℎ=26.7cm，解得g≈9.6m/s2。
（4） 在实验中，由于有空气阻力的作用，使得测出的重力加速度比当地实际重力加速度小。
5．（8分）某学习小组在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验后，利用频闪照相研究小车从斜面上滑下的运动。如图甲所示，将小车从斜面上由静止释放，用频闪相机从小车运动的侧面进行照相，频闪仪的频率为10Hz，得到如图乙所示的照片。用刻度尺量出照片中OA=3.18cm，OB=6.74cm，OC=10.69cm，OD=15.05cm，照片中小车的长度为L1=1.03cm，小车的实际长度为L2=10.30cm。
（1） 根据以上信息，可得小车运动到位置A处时的实际速度大小vA=_ _ _ _ m/s，小车实际运动过程中的加速度大小a=_ _ _ _ m/s2；（结果均保留2位有效数字）
（2） 根据以上数据可知，小车在O点的速度_ _ _ _ （选填“为0”或“不为0”），如果实验时频闪仪的频率为12Hz，而做实验的同学们并不知道，那么测得的加速度与真实值相比_ _ _ _ （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1） 3.4；3.9
（2） 不为0；偏小
【解析】
（1） 根据照片数据可得，小车运动到位置A处时小车的速度大小v′A=xOB2T=6.742×0.1×10−2m/s≈0.34m/s，小车运动的加速度大小a′=xBD−xOB4T2=(15.05−6.74)−6.744×0.12×10−2m/s2≈0.39m/s2，根据小车在照片中的长度与实际的长度的比例为1:10，可知vA=10v′A=3.4m/s，a=10a′=3.9m/s2。
（2） 由O到A小车做匀加速直线运动，根据运动学公式有vA=v0+aT，得v0=vA−aT=3.4m/s−3.9×0.1m/s=3.01m/s，则小车在O点时的速度不为0。如果实验时频闪仪的频率为12Hz，则实际周期更短，由a=10×xBD−xOB4T2可知，实际加速度更大，即加速度的测量值和实际值相比是偏小的。
6．（2022·辽宁卷·12）（10分）某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带（宽度用d表示）。
实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。
（1） 除图中所用的实验器材外，该实验还需要_ _ _ _ _ _ （选填“天平”或“刻度尺”）；
（2） 该同学测得遮光带（透光带）的宽度为4.50cm，记录的时间间隔数据如表所示：
根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小v3=_ _ _ _ m/s（结果保留2位有效数字）；
（3） 某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔分别为Δt1、Δt2，则重力加速度g=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （用d、Δt1、Δt2表示）；
（4） 该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：_ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 刻度尺
（2） 1.5
（3） 2d(Δt1−Δt2)Δt1⋅Δt2(Δt1+Δt2)
（4） 见解析
【解析】
（1） 由实验装置可知，光栅板经过光电传感器时能记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt，该时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，因此需要测量遮光带、透光带的宽度，则还需要的实验器材为刻度尺。
（2） 编号为3的遮光带经过光电传感器的平均速度大小v3=dΔt3=4.5×10−2m30.00×10−3s=1.5m/s。
（3） 遮光带通过光电传感器的平均速度v1=dΔt1，透光带通过光电传感器的平均速度v2=dΔt2，速度由v1变化到v2所用的时间Δt=Δt1+Δt22，根据加速度的定义式可得g=ΔvΔt=v2−v1Δt1+Δt22=2d(Δt1−Δt2)Δt1⋅Δt2(Δt1+Δt2)。
（4） 可能的原因有存在空气阻力作用；光栅板并非完全竖直放置等。编号
1遮光带
2透光带
3遮光带
…
Δt/(10−3s)
73.04
38.67
30.00
…