高考物理一轮复习检测实验研究匀变速直线运动 Word版含答案.docx
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高考物理一轮复习检测实验研究匀变速直线运动Word版含答案
第4讲 实验：
研究匀变速直线运动
基础巩固
1.（2016北京海淀期中,11）实验课上同学们利用打点计时器等器材,研究小车做匀变速直线运动的规律。
其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带,如图所示。
图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点,在纸带上选定的相邻两个计数点之间还有四个打出的点没有画出。
（1）打点计时器使用的交流电频率为50Hz,则相邻两个计数点间的时间间隔为 s;
（2）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）
2.某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。
①实验中,必要的措施是 。
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
②他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出）。
s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。
则小车的加速度a= m/s2（要求充分利用测量的数据）,打点计时器在打B点时小车的速度vB= m/s。
（结果均保留两位有效数字）
综合提能
1.（2016北京东城期末,14）兴趣小组的同学们利用如图1所示的装置“研究匀变速直线运动的规律”。
他们将质量为m1的物体1与质量为m2的物体2（m1开始时物体1与物体2均处于静止状态,之后将它们同时释放。
图1
图2所示为实验中打点计时器打出的一条点迹清晰的纸带,O是打点计时器打下的第一个点,A、B、C、D…是按打点先后顺序依次选取的计数点,在相邻两个计数点之间还有四个点没有画出。
打点计时器使用的交流电频率为50Hz。
图2
（1）相邻两计数点之间的时间间隔为 ;
（2）实验时要在接通打点计时器之 释放物体（选填“前”或“后”）;
（3）将各计数点至O点的距离依次记为s1、s2、s3、s4…,测得s2=1.60cm,s4=6.40cm,请你计算打点计时器打下C点时物体的速度大小是 m/s;
（4）同学们根据测出的物体1上升高度s与相应的时间t,描绘出如图3所示的s-t2图线,由此可以求出物体的加速度大小为 m/s2。
图3
2.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。
3.某同学用如图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。
实验步骤如下:
a.安装好实验器材。
b.接通电源后,让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动,重复几次。
选出一条点迹比较清晰的纸带,舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每两个打点间隔取一个计数点,如图中0、1、2、…、6点所示。
c.测量1、2、3、…、6计数点到0计数点的距离,分别记作:
x1、x2、x3、…、x6。
d.通过测量和计算,该同学判断出小车沿斜面做匀加速直线运动。
e.分别计算出x1、x2、x3、…、x6与对应时间的比值
、
、
、…、
。
f.以
为纵坐标、t为横坐标,标出
与对应时间t的坐标点,画出
-t图线。
结合上述实验步骤,请你完成下列任务:
①实验中,除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有 和 。
（填选项代号）
A.电压合适的50Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺 D.秒表 E.天平 F.重锤
②将分度值为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐,0、1、2、5计数点所在位置如图所示,则x2= cm,x5= cm。
③该同学在图中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点,请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点,并画出
-t图线。
④根据
-t图线判断,在打0计数点时,小车的速度v0= m/s;它在斜面上运动的加速度a= m/s2。
答案精解精析
基础巩固
1.A A、B在竖直下落过程中与墙面没有弹力,所以也没有摩擦力,A、B均做自由落体运动,处于完全失重状态,均只受重力,故A正确。
2.C 对三根绳子的结点进行受力分析如图所示,FA与FB合成的合力与FC等大反向,由力的三角形各边关系得FA>FC>FB。
3.答案
B 以球为研究对象,分析其受力情况:
重力mg、绳对球的拉力F1和墙壁对球的支持力F2,根据平衡条件三个力的合力为零保持不变,运用合成法,结合几何知识有:
F1=
F2=mgtanθ
把绳OA的长度加长一些,则θ减小,可知F1减小,F2减小,A、C、D错误,B正确。
4.C 对物块进行受力分析,如图甲所示,物块受到竖直向下的重力、水平向右的推力以及垂直于斜面向上的支持力,三力平衡可画出力的三角形,如图乙所示,根据力的三角形可知F 甲 乙
5.D 将两小球及弹簧B视为整体进行受力分析有
FC=FAsin30°
FC=kxC
FA=kxA
FA∶FC=1∶sin30°=2∶1
xA∶xC=2∶1
故D正确,A、B、C错误。
6.C 小物块在斜面上匀速上升时楔形物块保持静止,两物体都处于平衡状态,把小物块与楔形物块看成一个整体,受力如图所示,故有FN=（M+m）g-Fsinθ。
7.A 玻璃球受到重力和碗的支持力,因其做匀速圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力,向心力并不是它实际受到的单独的一个力,A项正确。
8.AC 对于m1、m2和轻弹簧组成的系统受力分析如图,由平衡条件知:
水平方向:
f=Fcosθ
竖直方向:
N+Fsinθ=m1g+m2g
得N=m1g+m2g-Fsinθ,正确选项为A、C。
9.答案
（1）图见解析
（2）100N （3）0.2
解析 对木箱受力分析如图所示
木箱匀速运动,根据平衡条件有:
Fcosθ-f=0
Fsinθ+N-mg=0
设木箱对地面的正压力为N'
则N'=N,f=μN'
解得N=100N,μ=0.2
综合提能
1.B 施加F后,球和木块受力分别如图甲、乙,N2'=G+F,N'=N2'tanθ,由牛顿第三定律知N=N'=（G+F）tanθ,f=f'=N1=Nsinθ=（G+F）tanθ,则知施加力F后N、f均增大。
2.D 斜面对物体的摩擦力会随F的大小变化而变化。
当F=mgtanα时,物体的受力情况如图1所示,此时重力mg、水平力F、支持力N的合力为零,斜面对物体的摩擦力f=0。
当F>mgtanα时,物体的受力情况如图2所示,此时f的方向为沿斜面向下,N、f的合力F1在N的左侧,此时β>α。
当F3.BD 系统处于平衡状态,以整体为研究对象,在竖直方向:
2Ff=（2m+M）g,Ff=
g,与两挡板间距离无关,B正确;以点O为研究对象,受力如图,挡板间的距离稍许增大后,硬杆OO1、OO2之间的夹角θ变大,F=
=
变大,又FN=Fsin
变大,则木块与挡板间正压力FN变大,D正确。
4.BD 系统处于静止状态,连接a和b的绳的张力大小T1等于物块a的重力Ga,C项错误;以O'点为研究对象,受力分析如图甲所示,T1恒定,夹角θ不变,由平衡条件知,绳OO'的张力T2恒定不变,A项错误;以b为研究对象,受力分析如图乙所示,则
FN+T1cosθ+Fsinα-Gb=0
f+T1sinθ-Fcosα=0
FN、f均随F的变化而变化,故B、D项正确。
5.答案
（1）
Mg+mg,方向竖直向下
（2）
解析
（1）以木块M和两个小环作为整体进行受力分析,由平衡条件得2FN=（M+2m）g,即FN=
Mg+mg
由牛顿第三定律知小环对杆的压力FN'=
Mg+mg,方向竖直向下。
（2）对M受力分析,由平衡条件得2FTcos30°=Mg
临界状态,小环受到的静摩擦力达到最大值,则有FTsin30°=μFN
可得,动摩擦因数μm=
。
则小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为
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