2019届高三物理专题训练之研究匀变速直线运动

2019届高三物理专题训练之研究匀变速直线运动（实验）

典例1. (2018·全国III卷∙22)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：

(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。

(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为________（用L、L1和g表示）。

(3)已知当地的重力加速度大小为g = 9.80 m/s2，L = 30.0 cm，L1 = 10.4 cm，乙的反应时间为__________s。（结果保留2位有效数字）

(4)写出一条提高测量结果准确程度的建议：                                        。

典例2. (2017·全国Ⅰ卷·22)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(a)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(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)

(1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。

(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动，小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________ m/s，加速度大小为________ m/s2。(结果均保留两位有效数字)

1．某同学在研究小车运动实验中，电源频率f = 50 Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，零点未画出，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：xA=16.6 mm，xB=126.5 mm，xD=624.5 mm。

根据以上信息回答：

(1)某同学在研究小车运动实验中，接通电源与释放纸带（或物体），这两个操作时刻的关系应当是          。

A．先接通电源，后释放纸带           B．先释放纸带，后接通电源

C．释放纸带的同时接通电源           D．先接通电源或先释放纸带都可以

(2)电磁打点计时器的工作电压是：__________________；

(3)相邻两个计数点的时间间隔T为________s；

(4)打C点时物体的速度大小为_____________ m/s（取2位有效数字）；

(5)设AB之间的距离为xAB，CD之间的距离为xCD，相邻计数点之间的时间间隔为T，则物体加速度a的表达式为______________________（用xCD、xAB和T表示）。

2．如图是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D、E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示。

(1)OD间的距离为__________m；

(2)如图是根据实验数据绘出的s-t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示__________，其大小为__________m/s2（保留三位有效数字）。

3．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用某种计时器打下的纸带(如图所示)，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G 共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，计时器接在220 V、50 Hz交流电源上。

(1)该计时器是__________(填“电火花”或者“电磁打点”)计时器，设它打点的周期为T，计算F点的瞬时速度vF的公式为vF＝________(用字母表示)；

(2)他经过测量并计算得到计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表。以A点对应的时刻为

t＝0，试在如图所示坐标系中合理地选择标度，作出v- t图象，并利用该图象求出物体的加速度a＝________ m/s2；（结果保留两位有效数字）

(3)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________。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)

4．某研究性学习小组用如图所示的装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：

①安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；

②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图

上未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；

③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作。测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度v；

④画出v－t图象。

请根据实验，回答如下问题：

(1)设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g.则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为________。(用v0、g和t表示)

(2)实验测得的数据如下表：

请在图示坐标纸上画出v－t图象。

(3)根据v－t图象，可以求得当地重力加速度g＝______ m/s2，试管夹到光电门1的距离约为______ cm。(以上结果均保留两位有效数字)

答案

典例1.【解析】(2)(3)根据题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度h = L-L1，由自由落体运动规律，，解得，带入数据解得t ≈ 0.20 s。

(4)从反应时间的表达式可知，若要提高测量结果的准确度，除多次测量位移取平均值，还可以减小手指与

尺子的间距，从而提高反应时间的准确度。

【答案】(2)    (3)0.20   (4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子

典例2.【解析】(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动。

(2)已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为T＝ s＝ s，所以A点位置的速度为vA＝ m/s≈0.19 m/s。根据逐差法可求加速度a＝，解得a≈－0.038 m/s2，故加速度的大小为0.038 m/s2。

【答案】(1)从右向左　(2)0.19　 0.038

1．【答案】(1)A   (2) 4 ~ 6 V的低压交流电源   (3)0.1   (4)2.5   (5)

【解析】实验操作时，用将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再释放纸带，故A正确；电磁打点计时器的工作电压是4 ~ 6 V的低压交流电源；打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔T = 0.1 s；根据匀变速直线运动的推论可知；根据逐差法可得加速度的表达式。

2．【答案】(1)0.0120   (2)加速度的一半   0.464(0.461~0.467)

【解析】(1)最小刻度是毫米的刻度尺读数要估读到最小刻度的下一位，所以OD间的距离为1.20 cm = 0.0120 m。

(2)由公式知图象的斜率表示，即加速度的二分之一；根据图象可得

。

3．【答案】(1)电火花      (2)如图所示   0.40   (3)不变

【解析】(1)计时器接在220 V、50 Hz交流电源上，则该计时器是电火花计时器，设它打点的周期为T，计算F点的瞬时速度vF的公式为。

(2)图象如图所示，由图象可知：

；

(3)交流电压变化不影响打点的周期，则加速度的测量值与实际值相比不变。

4．【答案】(1)v＝v0＋gt   (2)如图所示   (3)9.7(9.5～9.9均可)　6.5(6.3～6.7均可)

【解析】(1)根据匀变速直线运动的规律：一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得v＝v0＋gt。

(2)描点画图，如图所示。

 (3)根据v＝v0＋gt可知，v－t图象的斜率k＝，解得g ≈ 9.7 m/s2；图象与纵轴的截距为小球经过光电门1时的速度v0，约为1.12 m/s，根据v02＝2gh得h ≈ 6.5 cm。