高考物理备考专题练习卷实验研究匀变速直线运动解析版.docx
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高考物理备考专题练习卷实验研究匀变速直线运动解析版
高考物理备考：
专题练习卷---实验：
研究匀变速直线运动
1．一个同学在研究小球自由落体运动时，用闪频照相连续记录下小球的位置如图所示，已
知闪光周期为
s，测得x1＝7.68cm，x3＝12.00cm，通过计算可得小球运动的加速度是
________m/s2，图中x2是________cm.（结果保留3位有效数字）
【答案】 9.72 9.84
【解析】 根据逐差法可得a1＝
，a2＝
，求平均值可得a＝
＝9.72m/s2，根据a＝
得x2＝9.84cm.
2．（2018·高考全国卷Ⅲ）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＝9.80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm.乙的反应时间为________s．（结果保留2位有效数字）
（4）写出一条能提高测量结果准确程度的建议：
______________________________.
【答案】：
（2）
（3）0.20
（4）多次测量取平均值，直尺尽可能保持竖直方向的运动，乙手指尽量靠近直尺但不能接触（写出任意一条即可）
【解析】：
（2）直尺释放之后做自由落体运动，
由h＝
gt2得t＝
＝
.
（3）将数据代入上式得t＝0.20s.
（4）多次测量取平均值，直尺尽可能保持竖直方向的运动，乙手指尽量靠近直尺但不能接触等．
3．（2019·重庆市南开中学月考）某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力
加速度（图甲）．在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时，若再次挡光，计时器将重新开始计时．实验中该同学将钢条竖直置于一定高度（下端A高于光控开关），由静止释放，测得先后两段挡光时间t1和t2.
（1）用游标卡尺测量AB、AC的长度，其中AB的长度如图乙所示，其值为________mm.
（2）该同学利用vAB＝
及vAC＝
，求出vAB、vAC，再利用测量的时间t1和t2，可得到重力加速度的表达式为________（用vAB、vAC及给出的时间表示）；若狭缝宽度不能忽略，则测量值比真实值________（填“偏大”或“偏小”）．
【答案】：
（1）74.3
（2）
偏大
【解析】：
（1）游标卡尺的主尺读数为74mm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.1×3mm＝0.3mm，所以最终读数为：
74mm＋0.3mm＝74.3mm.
（2）该同学利用vAB＝
，vAC＝
，根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度表示钢条运动的中间时刻瞬时速度，重力加速度为g＝
＝
.若狭缝宽度不能忽略，A到C的实际时间大于t1＋t2，所以测量得到的重力加速度值比其真实值偏大．
4．光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，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，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用如图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．
（1）滑块的宽度d＝________cm.
（2）滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.（结果保留两位有效数字）．
（3）由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．
【答案】
（1）1.010
（2）1.0 2.5 （3）平均速度 滑块
【解析】
（1）d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm.
（2）v1＝
＝
m/s≈1.0m/s，
v2＝
＝
m/s≈2.5m/s.
（3）v1、v2实质上是滑块通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．
5．小张同学想研究一遥控电动车的运动情况，他找来一个塑料瓶，设计了一个如图甲所示的装置，瓶内装上墨水，通过调节开关使墨水缓慢滴下，然后将这个装置固定在车的尾部，如图乙所示．使车从静止开始在足够大的水平地面上沿直线前进，然后他在离出发点不远处，选择墨水滴间距离较大处的一个点为起点，用卷尺依次测量这个点后面的10个点到这个点的距离，并记录在下面的表格中．
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
距离（m）
0.422
1.546
3.076
4.890
6.813
8.713
10.645
12.571
14.483
16.429
（1）小张制作的装置相当于物理实验室中的________（填仪器名称）．
（2）通过表中数据，你认为小车在所记录的这段时间内的运动情况是
________________________________________________________________________．
（3）要测量小车做匀速运动时的速度，小张同学还需要知道的物理量是____________，他还需要的测量工具是________，测量方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
【答案】：
（1）打点计时器
（2）先做加速度变小的加速运动，后做匀速运动
（3）相邻两墨水滴滴下的时间间隔T 秒表 从某滴开始下落时开始计时，并计数为1，数到第n滴开始下落时停止计时，则时间间隔T＝
【解析】：
（1）小张制作的装置相当于打点计时器．
（2）相邻两点间的距离如表所示．
s1
s2
s3
s4
s5
s6
s7
s8
s9
s10
距离（m）
0.422
1.124
1.530
1.814
1.923
1.900
1.932
1.926
1.912
1.946
可以看出，开始时相邻两点间的距离是逐渐变大的，后面两点间的距离基本上保持不变，说明开始时小车先做加速运动，后做匀速运动．再进一步分析做加速运动时加速度的变化，相邻两点间距离的差值如表所示．
s2－s1
s3－s2
s4－s3
s5－s4
s6－s5
s7－s6
s8－s7
s9－s8
s10－s9
距离差（m）
0.702
0.406
0.284
0.109
－0.023
0.032
－0.006
－0.014
0.034
可以看出，刚开始时相邻两点间距离差在逐渐变小，说明小车的加速度在逐渐减小，所以小车先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动．
（3）要测量小车做匀速运动时的速度，还必须知道相邻两墨水滴滴下的时间间隔T，要测量时间间隔需要用秒表．测量方法是从某滴开始下落时开始计时，并计数为1，数到第n滴开始下落时停止计时，则时间间隔T＝
，注意n不可太小，一般取30滴以上．
6．某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度（图a）．在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时，若再次挡光，计时器将重新开始计时．实验中该同学将钢条竖直置于一定高度（下端A高于光控开关），由静止释放，测得先后两段挡光时间t1和t2.
（1）用游标卡尺测量AB、AC的长度，其中AB的长度如图b所示，其值为________mm.
（2）该同学利用
AB＝
及
AC＝
，求出
AB、
AC，再利用测量的时间t1和t2，可得到重力加速度的表达式为____________________（用
AB，
AC及给出的时间表示）；若狭缝宽度不能忽略，则测量值比真实值________（“偏大”或“偏小”）．
【答案】：
（1）74.3
（2）g＝
偏大
【解析】：
（1）游标卡尺的主尺读数为74mm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为0.1×3mm＝0.3mm，所以最终读数为：
74mm＋0.3mm＝74.3mm.
（2）该同学利用
AB＝
，
AC＝
，根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度表示钢条运动的中间时刻瞬时速度，重力加速度为g＝
＝
.若狭缝宽度不能忽略，A到C的实际时间大于t1＋t2.所以测量得到的重力加速度值比其真实值偏大．
7．利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动．当一带有遮光片的滑块自斜面上端滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值，所得数据如表中所示．
x（m）
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0.950
t（ms）
292.9
371.5
452.3
552.8
673.8
776.4
（m/s）
1.71
1.62
1.55
1.45
1.34
1.22
完成下列填空和作图：
（1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是______________；
（2）根据表中给出的数据，在下图给出的坐标纸上画出
－t图线；
（3）由所画出的
－t图线，得出滑块加速度的大小为a＝__________m/s2（保留2位有效数字）．
【答案】：
（1）
＝－
at＋vt（或x＝－
at2＋vtt）
（2）见解析图 （3）2.0
【解析】：
（1）沿斜面向下是匀加速运动，反过来也可以看成是初速度为vt的沿斜面向上的匀减速运动，由位移公式有x＝vtt－
at2.由于要画
－t图象，所以可将上式变形得
＝－
t＋vt.
（2）
－t图线如图所示．
（3）由
＝－
t＋vt可知图象的斜率k＝－
，
所以a＝－2k＝－
m/s2＝2.0m/s2.
8．光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，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，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．
（1）滑块的宽度d＝________cm.
（2）滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.（结果保留两位有效数字）
（3）由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．
【答案】
（1）1.010
（2）1.0 2.5 （3）平均速度 滑块
【解析】
（1）d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm.
（2）v1＝
＝
m/s＝1.0m/s
v2＝
＝
m/s＝2.5m/s
（3）v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．
9.（2019·四省名校高三第二次联考）某同学利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律。
某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50Hz。
分别测出A点到B、C、D、E点之间的距离为x1、x2、x3、x4，以A点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值
，并作出
t图象如图丙所示。
（1）实验中下列措施必要的是________（填正确答案标号）。
A．打点计时器接220V交流电源
B．平衡小车与长木板间的摩擦力
C．细线必须与长木板平行
D．小车的质量远大于钩码的质量
（2）由图丙求出小车加速度a＝________m/s2，打A点时小车的速度vA＝________m/s。
（结果均保留两位有效数字）
【答案】
（1）C
（2）5.0 0.40
【解析】
（1）电磁打点计时器接4～6V交流电源，A错误；实验时不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，B错误；细线必须与长木板平行，C正确；实验中小车做匀加速运动即可，没必要小车的质量远大于钩码的质量，D错误。
（2）根据x＝v0t＋
at2可得
＝v0＋
at，由图象可知：
v0＝vA＝0.40m/s，a＝2k＝2×
m/s2＝5.0m/s2。
10.利用图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。
一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动。
当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。
改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。
图11
s（m）
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0.950
t（ms）
292.9
371.5
452.3
552.8
673.8
776.4
s/t（m·s－1）
1.71
1.62
1.55
1.45
1.34
1.22
完成下列填空和作图：
（1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是________；
（2）根据表中给出的数据，在图给出的坐标纸上画出
－t图线；
（3）由所画出的
－t图线，得出滑块加速度的大小为a＝________m/s2（保留两位有效数字）。
【答案】
（1）
＝－
at＋vt（或s＝－
at2＋vtt）
（2）见解析 （3）2.0（在1.8～2.2范围内都可）
【解析】
（1）滑块沿斜面向下做匀加速运动，反过来也可以看成初速度为vt的沿斜面向上的匀减速运动，由位移公式有s＝vtt－
at2，也可表示为
＝－
at＋vt。
（2）由关系式
＝－
at＋vt，根据表中数据可得
－t图线，如图所示。
（3）图线的斜率k＝－
，由图线求出k＝－1.0，故a＝－2k＝2.0m/s2。
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