专题05 实验 研究匀变速直线运动——2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

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2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）专题04  追及相遇问题（时间：30分钟）1．某同学按图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。(1)图中仪器A使用220V______电源（选填“交流”或“直流”），释放小车前，小车应停在______（填“靠近”或“远离”）仪器A的位置；(2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤：A．松开纸带让物体带着纸带运动B．穿好纸带C．把计时器固定好D．接通电源，进行打点以上步骤的正确顺序是______。【答案】  交流    靠近    CBDA【解析】(1)图中仪器A是电火花打点计时器，使用220V的交流电。为了在纸带上打出更多的点，在释放小车前，小车应停在靠近仪器A的位置。(2)使用打点计时器的基本步骤，首先，把计时器固定好，穿好纸带，然后接通电源，再松开纸带让物体带着纸带运动，在纸带上面就会打出一系列的点。故正确的操作步骤为CBDA。2．如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带(纸带的左端先通过打点计时器)。从点痕的分布情况可以断定：纸带____是越来越快的，纸带____是开始越来越快，后来又越来越慢。若所用电源的频率是50Hz，图中纸带D，从A点到B点，历时________s，位移为______m，这段时间内纸带运动的平均速度是______m/s，AD段的平均速度是________m/s。【答案】  B    D    0.04    0.27    6.75    7.875【解析】B纸带相邻两点间距离越来越大，则速度越来越大；D纸带相邻两点间的距离先变大，后变小，说明速度先变大后变小，因此D纸带是开始越来越快，后来又越来越慢‘’因为所用电源的频率是50Hz，则相邻两点间的时间间隔为0.02s，从A点到B点有两段时间间隔，所以时间为0.04s，位移为0.27m，这段时间的平均速度AD段的位移为63 cm，即0.63m，所用时间为0.08s，则平均速度3．取一根长空心铝管竖直放置，把一枚圆柱形小磁铁从铝管上端放入管口，磁铁的直径略小于铝管的内径。在磁铁的上端粘上一条纸带，提住纸带的上端，如图（a）所示。闭合电源开关，松开手指，打点计时器在纸带上记录下磁铁的运动情况如图（b）所示，其中O点为打出的第一个点；打下K点时，磁铁尚未穿过铝管。已知打点计时器所用交流电的频率为，纸带上标出的数值为相邻两计数点间的距离，每两个相邻计数点间还有1个点未画出，回答下列问题；（1）在打下点的过程中，磁铁最大速度的大小是_______（保留3位有效数字）；（2）在打下各点时，磁铁加速度最大时对应的点是________；（3）在打下点的过程中，磁铁受到阻力大小的变化规律是______。【答案】  0.330    A    一直增大【解析】(1)从H到K阶段，磁铁处于匀速下落阶段，已达到最大速度，满足(2)由图中纸带可得，磁铁做加速度减小的加速运动，故A点加速度最大。(3)由牛顿第二定律可得由于加速度减小，故阻力越来越大。4．某实验小组利用如图所示装置研究小车在斜面上的运动，实验开始时，小车静止在O点，两个光电门分别位于A、B两点。 (1)用刻度尺测得A、B两点处的光电门之间的距离x，小车由O点静止释放，下滑过程中依次通过A、B两点处的光电门，由数字计时器记录挡光片通过两个光电门之间的时间t。(2)将光电门B向下移动一小段距离后，重新测得A、B两点处的光电门之间的距离，小车再次由O点静止释放，记录小车通过两个光电门之间的时间。重复以上步骤，得到若干组t和x的数值。(3)在坐标中描点连线，得到一条倾斜的直线，其斜率大小为k，纵轴截距为b，则小车加速度为___________，小车通过光电门A的速度为___________。（用k、b表示）【答案】  2k    b【解析】(3)根据 整理得，故斜率 ，纵轴截距 ，解得： ，5．某同学用如图甲所示的装置测加速度。一端带有滑轮的长木板固定放置，在长木板上固定两个光电门A、B（光电门发出的激光的宽度不计），两个光电门中心间的距离为s。小物块上固定一宽度为d的挡光片，在重物的牵引下，小物块从木板的左端开始向右匀加速运动。(1)首先使用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，则其读数为___________mm。(2)某次实验中光电门记录的挡光时间分别为ΔtA和ΔtB，则小物块的加速度大小为___________（用本题中的字母表示），实验中加速度的测量值比真实值___________（填“偏大”“偏小”或“不偏”）。【答案】  10.9        偏大【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为10mm，游标尺的刻度第9个刻度与上边的刻度对齐，所以读数为0.1×9=0.9mm所以d=10mm+0.9mm=10.9mm(2) 设挡光片刚刚挡A时速度为，挡光片刚刚挡B时速度为,小物块的加速度大小为小物块加速度的真实值为故因为所以 6．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的交流电源上，实验时得到一条纸带如图所示，图中相邻的两个计数点间还有四个点未画出，测量时发现点已模糊不清，他只测得长为，长为，长为。 （1）根据题意可知，打出每个计数点所用时间为：（______）A．        B．0.08s        C．0.1s        D．50s（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：打点时小车的瞬时速度_______，小车的加速度_______，的距离为_______cm，打A点时小车的瞬时速度_______。（计算结果均保留三位有效数字）【答案】  C    0.986    2.58    5.99    0.470【解析】(1)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s故选C；(2)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，有由逐差法可得，加速度大小为由题意可知则的距离为打A点时小车的瞬时速度7．某实验小组用恒力拉动小车做匀加速直线运动，通过打点计时器得到一条能记录小车运动情况的纸带，每隔四个点取一个计数点，测量数据如图所示（结果均保留三位有效数字）。(1)根据逐差法计算得加速度___________；(2)B点的瞬时速度___________；(3)若实验时，交流电的实际频率为，则测量出的加速度___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。【答案】  12.6m/s2    1.38m/s    偏大【解析】(1)每隔四个点取一个计数点，则T=0.1s，根据可得(2)B点的瞬时速度(3)若实验时，交流电的实际频率为，打点周期变大，而计算时仍按50Hz计算，则测量出的加速度偏大。8．如图所示的实验装置可以用来测量滑块与长木板之间的动摩擦因数。长木板固定在水平桌面上，甲、乙是两个光电门，光电门与光电计时器相连（图中未画出），可以记录滑块通过光电门的时间。长木板左端有一弹簧，将弹簧从压缩状态释放，带有遮光片的沿块被弹簧弹出，滑块经过光电门甲的时候已经与弹簧脱离。已知当地重力加速度为g。(1)在某次实验过程中，测得滑块经过光电门甲、乙的时间分别为t1和t2，要测出滑块与长木板之间的动摩擦因数μ，还需要测量出___________ 以及 ___________。（用文字和字母表示）(2)滑块与长木板之间的动摩擦因数表达式为μ= ___________。（用测量的物理量的字母表示）【答案】  遮光片宽度d    两光电门之间的距离L    【解析】(1)滑块减速经过两光电门时，根据运动学公式其中，因此还需要测出：遮光片宽度d、两光电门之间的距离L。(2)由以上关系式解得9．某实验小组用如图1所示装置做“研究匀变速直线运动”实验打点计时器所接交流电的频率为50Hz。（1）实验必须做到的是______。A．钩码的质量远小于小车的质量B．垫高长木板没有定滑轮的一端，平衡摩擦力C．小车释放前靠近打点计时器D．连接小车的细绳平行于长木板（2）调节好实验装置，进行正确操作，打出的纸带如图2所示，在纸带上取计数点D、A、B、C、D，相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度大小是______m/s，小车运动的加速度大小是______m/s2。（计算结果均保留两位有效数字）。【答案】  CD    0.96    2.4【解析】(1)AB做“研究匀变速直线运动”实验不需要平衡摩擦力，而且小车合外力也不用钩码的重力来表示，所以钩码的质量不需要远小于小车的质量，则AB错误；C．小车释放前必须要靠近打点计时器，这样子才保证纸带上能打出更多的点，小车运动位移测量误差才不大，所以C正确；D．为了保证小车做匀变速动动，连接小车的细绳必须平行于长木板，所以D正确；故选CD。(2)根据平均速度表示中间时刻的瞬时速度则有C点时小车运动的速度大小为利用逐差法可得小车运动的加速度大小为10．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。(1)实验过程中，下列做法正确的是______；A．先接通电，再使纸带运动            B．先使纸带运动，再接通电C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处    D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处(2)从实验装置看，该同学所用的是电压为220V的______（填“交流”或“直流”）电；(3)打点计时器的打点周期为______s；(4)计数点5对应的速度大小为______m/s；（保留两位有效数字）(5)物块减速运动过程中加速度的大小为a=______m/s2。（保留两位有效数字）【答案】  AD    交流    0.02    1.0    2.0【解析】(1)AB．为了有效地使用纸带，应先接通电源，再释放纸带。故A正确，B错误；CD．实验时，为了提高纸带的利用率，应将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处。故C错误，D正确。故选AD。(2)打点计时器是使用交流电源的计时仪器，故该同学所用的是电压为的交流电。(3)当电源的频率为时，它每隔打一次点。(4)每5个点取1个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔，根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得(5)利用可求加速度的大小为11．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带，如图甲所示，并在其上选取A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点在图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源。(1)设电火花计时器的打点周期为T，计算打下F点时物体的瞬时速度vF的表达式为vF＝______；(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表所示。以A点对应的时刻为t＝0时刻，试在如图乙所示坐标系中作出物体的v­t图像______，并利用该图像求出物体的加速度大小a＝______m/s2(计算结果保留一位有效数字)；对应点BCDEF速度/(m·s-1)0.1410.1800.2180.2620.301(3)计数点A对应的速度大小是______m/s(计算结果保留一位有效数字)；(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210V，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”)。【答案】          0.4    0.1    不变【解析】(1)匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故打下F点时物体的瞬时速度vF的表达式为(2)根据图中数据描点连线，如下图。由v­t图像可知，该图线的斜率为物体的加速度大小，即(3)由v­t图像可知，计数点A对应的速度大小为0.1 m/s。(4)若当时电网中交变电流的电压变成210V，对打点的时间间隔无影响，则加速度的测量值与实际值相比不变。12．某同学用打点计时器测量做匀变速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50Hz，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，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：sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm。 根据以上信息回答：①电火花打点计时器的工作电压是：___________流___________V；②相邻两个计数点的时间间隔T为___________s；③打C点时物体的速度大小为___________m/s；（取2位有效数字）④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XAB、XCD和T表示），由题目数据可得加速度大小为___________m/s2；（取2位有效数字）⑤根据匀变速直线运动的特点可以推测C点到零点的距离是（______）A．263.5mm                B．329.1mmC．412.5mm                D．502.4mm【答案】  交    220    0.02    2.5        9.3    B【解析】① 电火花打点计时器的工作电压是交流220V。② 电源频率f=50Hz，所以打点周期为0.02s。③ 打C点时物体的速度大小为④根据位移加速度公式得根据公式有，两式相加得解得 ⑤根据位移时间公式得 所以C点到零点的距离是 故选B。