高考物理一轮复习实验抢分练1研究匀变速直线运动含答案

实验专项抢分练(一)　研究匀变速直线运动

(建议用时40分钟)

1．在研究匀变速直线运动中，某同学用一端装有定滑轮的长木板、小车、打点计时器(频率为50 Hz)、钩码、纸带、细线组成如图甲所示的装置，用钩码拉动小车，使其做匀变速直线运动，得到如图乙所示的一条纸带，纸带中相邻两个计数点之间有四个点未标出。

(1)某同学操作实验步骤如下，有错误或不需要的步骤是__________(填写字母)。

A．将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路

B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔

C．适当抬高长木板的左端，在不挂钩码的情况下，轻推小车，小车能匀速运动

D．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码

E．将小车移至靠近打点计时器处

F．先释放纸带，再接通打点计时器

(2)用毫米刻度尺测量得到图乙中A点与其他计数点间的距离为：AB＝3.00 cm、AC＝10.16 cm、AD＝21.48 cm、AE＝36.95 cm，则打下D点时小车的速度大小为__________m/s；小车的加速度为__________m/s2。(结果保留三位有效数字)

【解析】(1)其中不需要的步骤是C，本实验在研究匀变速直线运动，是否存在摩擦阻力，对实验没有影响，只要加速度恒定即可；错误的是F，实验时，不能先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，所以应该先接通电源，再释放小车。(2)由于计时器打点的时间间隔为0.02 s，相邻两个计数点之间还有四个点图中未画出，所以相邻两个计数点之间的时间间隔为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，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小vD＝＝×10－2 m/s＝1.34 m/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，得

a＝＝×10－2m/s2＝4.16 m/s2

答案：(1)C、F　(2)1.34　4.16

2．(2020·钦州模拟)某同学测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的A、B、C、D、…几条较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5、…，如图所示甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的。

(1)在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是________(选填“甲”“乙”或“丙”)；

(2)打纸带A时，小车的加速度大小为______m/s2；

(3)打点计时器打计数点1时小车的速度为________m/s(结果保留三位有效数字)。

【解析】(1)根据匀变速直线运动的特点(相邻的等长时间间隔位移之差相等)得出：x34－x23＝x23－x12＝x12－x01，所以属于纸带A的是乙；

(2)根据运动学公式Δx＝aT2，得：a＝ m/s2＝3.11 m/s2；

(3)利用匀变速直线运动的推论：v1＝ m/s＝0.456 m/s。

答案：(1)乙　(2)3.11　(3)0.456

3.(2021·玉溪模拟)某校研究性学习小组的同学用如图甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度。实验过程如下:在斜面上铺上白纸,用图钉固定;把滴水计时器固定在小车的末端,在小车上固定一平衡物;调节滴水计时器的滴水速度,使其每0.2 s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准);在斜面顶端放置一浅盘,把小车放在斜面顶端;把调好的滴水计时器盛满水,使水滴能滴入浅盘内;随即在撤去浅盘的同时放开小车,于是水滴在白纸上留下小车运动规律的点迹;小车到达斜面底端时立即将小车移开。图乙为实验得到的一条纸带,用刻度尺量出相邻点之间的距离是x01=1.40 cm,x12=2.15 cm,x23=2.91 cm,x34=3.65 cm,

x45=4.41 cm,x56=5.15 cm。试问:

(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的______原理类似。 

(2)由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4=______m/s,小车的加速度a=______m/s2。(结果均保留2位有效数字) 

【解析】(1)由题意知滴水计时器的原理与打点计时器原理类似。

(2)可把小车的运动看作是匀变速直线运动,则

v4=== m/s≈0.20 m/s;

求加速度利用逐差法:

a=,

解得a≈0.19 m/s2。

答案:(1)打点计时器

(2)0.20　0.19

【加固训练】

　　某实验小组用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动，已知固定斜面的倾角θ=53°，把木块自斜面上某一位置由静止释放，测量释放点到斜面底端的距离x以及木块在斜面上运动的时间t，改变释放点位置，得到多组数据，作出-t图象如图乙所示。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10 m/s2。

(1)根据图象可知，木块在斜面上运动的加速度大小为　　　　　m/s2； 

(2)在-t图象中，有一组数据偏离直线比较远，可能的原因是 　。 

(回答出一条原因即可)

【解析】(1)木块在斜面上做匀加速直线运动，根据位移—时间关系x=at2可知，变形得=at

对照图象可知斜率k=a=m/s2=2.5 m/s2

解得木块在斜面上运动的加速度a=5 m/s2。

　(2)在­t图象中，有一组数据偏离直线比较远，可能的原因是木块释放点到斜面底端的距离x测大了，或者木块在斜面上运动的时间t测小了，或者木块不是由静止释放的。

答案：(1)5　(2)木块释放点到斜面底端的距离x测大了(或者木块在斜面上运动的时间t测小了，或者木块不是由静止释放的)

4．如图甲，将长直木板B支成斜面，挡光片P固定在小车C的前端，光电门G固定在木板的侧面A处。让小车在斜面上的同一位置O由静止释放，分别测得宽度Δx为2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10 cm 不同挡光片的挡光时间Δt(每次实验时挡光片的前沿均与小车的前端对齐)，并计算出各次挡光片通过光电门的平均速度(＝)，画出­Δt图象如图乙。

(1)实验中挡光片的宽度是多少时，求得的速度最接近小车过A点时的瞬时速度(　　)

A．2 cm　　　　　　　　B．6 cm

C．10 cm    D．8 cm

(2)小车前端过A处的瞬时速度大小为____________m/s。

(3)小车的加速度大小为__________m/s2。

【解析】(1)根据＝得挡光片宽度越小，越接近小车过A点时的瞬时速度，故选A。

(2)图象与纵坐标的交点为A点的速度大小，因此根据图象有vA＝0.380 m/s。

(3)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得挡光片通过光电门的平均速度＝vA＋aΔt，在­Δt图象中，图象的斜率大小等于物体的加速度的，则有

＝k＝＝ m/s2＝0.368 m/s2，

解得a＝0.736 m/s2。

答案：(1)A　(2)0.380　(3)0.736