届物理二轮 实验一研究匀变速直线运动专题卷 全国通用.docx

届物理二轮 实验一研究匀变速直线运动专题卷 全国通用.docx

《届物理二轮 实验一研究匀变速直线运动专题卷 全国通用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届物理二轮 实验一研究匀变速直线运动专题卷 全国通用.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

届物理二轮实验一研究匀变速直线运动专题卷全国通用

实验一、研究匀变速直线运动

1．某研究性学习小组用如图所示装置来测定当地重力加速度，主要操作步骤如下：

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；

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的平均速度v的表达式为．（用v0、g和t表示）

（2）实验测得的数据如下表：

请在图中画出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，小球通过光电门1时的速度为m/s.（以上结果均保留两位有效数字）

【答案】

9.7，1.10

【解析】

（1）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得小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为：

。

（2）根据数据作出v-t图象：

（3）小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为：

，所以v-t图象的斜率表示

，所以当地重力加速度g=2k=9.7m/s2，根据v-t图象得出v0=1.10m/s，即小球通过光电门1时的速度为1.10m/s。

2．某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度。

实验器材有：

电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板，小车、纸带、细线、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸片等。

（1）该同学在实验桌上安装好所需的器材后（如图所示）准备进行实验，下面操作必须要的是

A．把附有滑轮的长木板的一端适当垫高，以平衡小车运动过程中所受的摩擦力

B．调节拉小车的细线使细线与长木板板面平行

C．拉小车运动的钩码的质量远小于小车的质量

D．实验时，先释放小车，再接通电源

（2）该同学在得到的纸带上选取七个计数点（相邻两个计数点之间还有四个点未画出），如图所示，图中s1=4.81cm，s2=5.29cm，s3=5.76cm，s4=6.25cm，s5=6.71cm，s6=7.21cm。

已知电源频率为50H，则加速度的大小为m/s2（结果保留两位有效数字）。

【答案】B0.48

【解析】

（1）该实验不需要调节木板的倾斜度以平衡摩擦力，因研究测量小车做匀变速直线运动的加速度，只要小车受到作用力恒定即可，故A错误；调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，保证小车运动过程中受到的合力不变，故B正确；该实验不需要知道小车的合力，即不需要应使钩码质量远小于小车质量，故C错误；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，故D错误；故选B．

（2）根据s4−s1=3a1T2；s5−s2=3a2T2；s6−s3=3a3T2

得加速度大小为：

点睛：

解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．

3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：

（1）给出下列的器材，选出实验中所需的器材并填在横线上（填序号）。

①打点计时器②天平③低压交流电源④低压直流电源⑤细线和纸带⑥钩码⑦秒表⑧轨道小车⑨刻度尺

选出的器材是：

。

（2）某同学在实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点．测得计数点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出来。

①每两个相邻的计数点的时间间隔为s。

②试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，则vB=m/s，vC=m/s，vD=m/s．（保留3位有效数据）

③在图2所示的坐标系中作出小车的v-t图线，并根据图线求出a=m/s2。

④将图线延长与纵轴相交，交点的速度是，此速度的物理意义是。

【答案】①③⑤⑥⑧⑨0.10.1380.2640.390

1.260.020计时初时的速度

【解析】

（1）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，所需的实验步骤：

（a）木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路；（此处所需的仪器有①③⑧）

（b）穿纸带，挂钩码；（此处所需的仪器有⑤⑥）

（c）先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源；

（e）换纸带，加钩码，再做二次。

（f）处理纸带，解出某位置的速度和运动过程的加速度。

（此处所需的仪器⑨）

由实验步骤可以看出需要的仪器有①③⑤⑥⑧⑨，

（2）①由于相邻计数点间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，

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，

得：

vB=0.02760/（2×0.1）=0.138m/s

③作图时注意，尽量使描绘的点落在直线上，若不能落地直线上，尽量让其分布在直线两侧，如图

③图线与纵轴的交点表示计时初时的速度。

4．测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图所示的装置，图中长木板水平固定，

（1）实验过程中，电火花计时器应接在电压为（选填6V或220V）的交流电源上，并注意调整定滑轮高度，使。

（2）已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ=。

（3）如图为木块在水平木板上带动纸带打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出，所用交流电的频率为50H，从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm，x5=8.42cm，x6=9.70cm。

则木块加速度大小a=m/s2（保留两位有效数字）；

【答案】220V；细线跟长木板平行；

；1.3

【解析】

（1）实验过程中，电火花计时器应接在电压为220V的交流电源上，并注意调整定滑轮高度，使细线跟长木板平行；

（2）对木块、砝码盘和砝码进行受力分析，

运用牛顿第二定律得：

对木块：

F-μMg=Ma

对砝码盘和砝码：

mg-F=ma

由上式得：

μ=

（3）因为x5-x1=4a1T2，x6-x2=4a2T2，则木块的加速度为：

5．利用气垫导轨研究物体运动规律，求物体运动的加速度。

实验装置如图甲所示。

主要的实验步骤：

（1）滑块放置在气垫导轨0刻度处，在拉力作用下由静止开始加速运动，测量滑块从光电门1到光电门2经历的时间t，测量两光电门之间的距离s；

（2）只移动光电门1，改变s，多次实验，数据记录如下表所示；

（3）根据实验数据计算、描点、作出

图像，如图乙所示。

根据数据分析，回答下列问题：

导轨标尺的最小分度为cm，读出如图甲所示两光电门之间的距离s1，并计算

=m／s。

假设图线的斜率大小为k，纵截距为b，则滑块运动的加速度大小为；作出图像，求出本次测量的加速度大小为m／s2。

【答案】11.362k2.1（2.0-2.2）

【解析】由图可知，标尺的最小分度为1cm；如图所示两光电门之间的距离s1=143.0-3.0cm=1.400m，

因t1=1.03s,那么s1/t1=1.40/1.03=1.36m/s；

依据运动学公式

则有：

，

因假设图线的斜率为k，纵坐标截距为b，则滑块运动的加速度为a=−2k，

根据点然后平滑连线，如图所示：

由图可知,

；

因此测量的加速度大小为2.1m/s2.

6．图甲为在气垫导轨上研究匀变速直线运动的示意图，滑块上装有宽度为d（很小）的遮光条，滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间△t以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x。

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙，则d=cm；

（2）实验时，滑块从光电门1的右侧某处由静止释放，测得△t=50s，则遮光条经过光电门1时的速度v=m/s；

（3）保持其它实验条件不变，只调节光电门2的位置，滑块每次都从同一位置由静止释放，记录几组x及其对应的t，作出

﹣t图象如图丙，其斜率为k，则滑块加速度的大小a与k关系可表达为a=。

【答案】0.750.15

【解析】

（1）主尺：

0.7cm，游标尺：

对齐的是5，所以读数为：

5×0.1mm=0.5mm=0.05cm，

故遮光条宽度d=0.75cm，

（2）滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度。

则滑块经过光电门时的速度为：

（3）据

及

得

图像的斜率

，解得

7．图示纸带记录的为在研究匀变速直线运动规律的实验中小车的运动情况，A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为

，则：

（计算结果保留两位有效数字）

（1）下列操作中正确的有（填选项代号）

A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器

B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端

C．应先接通电源，后释放小车

D．电火花计时器应使用低压交流电源

（2）D点的瞬时速度大小为m/s；

（3）运动小车的加速度大小为；

（4）若电源实际频率高于50H，计算时仍按照50H计算，则加速度大小的测量值比真实值选填“偏大”“偏小”或“不变）。

【答案】AC0.340.40偏小

【解析】

（1）在释放小车前，小车要靠近打点计时器，以充分利用纸带，选项A正确；打点计时器应放在长木板远离滑轮的一端，选项B错误；应先接通电源，后释放小车，选项C正确；电火花计时器应使用220V交流电源，选项D错误；故选AC.

（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，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小，

根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，

（3）若交流电频率为50赫兹，则其打点周期为0.02s，当电源频率高于50H时，实际打点周期将变小，则纸带上任意两点间距偏小，而进行计算时，仍然用0.02s，因此测出的加速度数值将比物体的真实数值小．

8．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来测量匀加速直线运动的加速度.滑块上的左右端各有一个完全一样的遮光板.若光线被遮光板遮挡,光电传感器会输出高电平.滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光板1、2分别经过光电传感器时,通过计算机可以得到如图乙所示的电平随时间变化的图像.

（1）.实验前,接通气源,将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上,轻推滑块,则图乙中的t1、t2、t3、t4间满足关系则说明气垫导轨已经水平.

（2）.如图丙所示,用游标卡尺测量遮光板的宽度d=mm挂上钩码后,将滑块由如图甲所示位置释放,通过光电传感器和计算机得到的图像如图乙所示，若t1、t2、t3、t4和d已知,则遮光板1和遮光板2在经过光电传感器过程中的平均速度分别为、.（用已知量的字母表示）

（3）.在

（2）情况下,滑块运动的加速度a=.（用已知量的字母表示）

【答案】t4-t3=t2-t110.75

【解析】

（1）开始实验前,必须对装置进行调节,使气垫导轨处于水平状态,调节后轻推滑块,滑块将做匀速运动。

故滑块前后两块宽度相同的遮光板通过光电传感器的时间是相等的,即t4−t3=t2−t1；

（2）主尺刻度为10mm，游标尺的刻度为15×0.05mm=0.75mm，所以游标卡尺的读数为10mm+0.75mm=10.75mm。

由v=△x/△t，则有遮光板1和遮光板2在经过光电传感器过程中的平均速度分别为d/（t2-t1）和d/（t4-t3）；

（3）取t1到t2的时间中点,t3到t4的时间中点,由加速度的定义a=△v/△t=

=

。

9．（题文）某同学在测定小车加速度的实验中，得到图甲所示的一条纸带，他在纸带上共取了A、B、C、D、E、F、G七个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。

已知打点计时器的打点周期为0.02s。

该同学从每个计数点处将纸带剪开分成六条（分别标记为a、b、c、d、e、f），再将这六条纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，得到图乙所示的图形，最后将各纸带上端中心连起来，于是得到表示v-t关系的图象，图中x轴对应的物理量是时间t，y轴对应的物理量是速度v。

（1）图中t3=s，若测得纸条c的长度为4.02cm，则v3=m/s（保留两位有效数字）。

（2）若测得纸条a的长度为1.98cm，纸条f的长度为7.02cm，则可求出加速度的大小为m/s2（保留两位有效数字）。

【答案】0.250.401.0

【解析】因为每相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，所以相邻的两个计数点的时间间隔T=0.1S，图中

，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，则

；

根据

得，可知

，则加速度的大小

10．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，先用功率恒定的电动马达牵引着小车由静止开始加速一段时间。

再关闭马达，让小车在桌面上自由运动至静止。

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）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。

（已知滴水计时器每

内共滴下46个小水滴，且开始计时时滴下的小水滴计为第1滴。

）

（1）根据图（b）的数据可判断出此过程中滴下的水滴是小车在时留下的（填“马达牵引着加速”或“关闭马达后在桌面上减速”）。

还由图（b）可知，小车在桌面上是（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。

（2）小车运动到图（b）中A点时的速度大小约为

。

（结果均保留2位有效数字）

【答案】关闭马达后在桌面上减速；从右向左；0.24

【解析】

（1）用功率恒定的电动马达牵引着小车由静止加速时，小车做变加速直线运动。

关闭马达后，小车在水平桌面上做匀减速直线运动。

滴水计时器类似于打点计时器，从图可以判断，相邻相等时间内的位移差恒定，则小车做匀变速直线运动，即匀减速直线运动。

且从右向左，单位时间内小车的位移越来越小。

由于小车在水平桌面受阻力而做减速运动，故小车应从右向左运动。

（2）由题意得：

，小车在水平桌面上做匀减速直线运动的加速度

在图（b）中从右向左依次定义三个水滴A、B和C，则可求出滴C水滴时小车的速度

从A点运动到C点的过程中，

，解得

。

点晴：

注意相邻水滴的时间间隔的计算，46滴水有45个间隔，速度和加速度的计算，注意单位、有效数字的要求。

11．物体从高处下落时，会受到空气的阻力，对于不同的物体，所受的阻力大小也不同。

空气阻力与物体的速度、迎风面的大小及形状等因素有关。

某实验小组设计了如图所示的用光电门测定钢球下落时受到的阻力的实验装置。

直径为d、质量为m的小钢球从某高度下落的过程中先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。

用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，测出两光电门间的距离为H，当地的重力加速度为g。

（1）用游标卡尺测量钢球直径如图所示，读数为mm；

（2）钢球下落过程中受到空气的平均阻力Ff=用题中所给物理量符号来表示）；

（3）本题“用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度”，但从严格意义上讲是不准确的，实际上钢球通过光电门的平均速度（选填“>”或“<”）钢球球心通过光电门的瞬时速度。

【答案】10.50

<

【解析】

（1）游标卡尺的主尺读数为：

10mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.05×10mm=0.50mm，所以最终读数为：

（10＋0.50）mm=10.50mm；

（2）根据平均速度公式可得，小球经过两光电门的速度分别为

；

，在下落h过程中，由速度和位移关系可知，

，再由牛顿第二定律可知，

解得阻力

（3）由匀变速直线运动的规律，钢球通过光电门的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，而球心通过光电门的中间位移的速度大于中间时刻的瞬时速度，因此钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。

12．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（其中第“1”点先打下），每5个点取1个计数点，相邻计数间的距离如图乙所示。

打点计时器电源的频率为50H。

（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点和之间某时刻开始减速。

（2）计数点9对应的速度大小为m/s（保留2位有效数字）。

（3）物块减速运动过程中加速度的大小为a=m/s2（保留2位有效数字）。

（4）物块在加速阶段，如果以

（其中s表示位移，t表示时间）为纵坐标、以t为横坐标作图象，得到图象的斜率为k，则加速度大小为（用字母符号表示）。

【答案】670.762.002k

【解析】

①从纸带上的数据分析得知：

在计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速．②每5个点取1个计数点，则相邻计数点的时间间隔为t=0.1s，匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，则有：

，③由纸带可知，计数点7往后做减速运动，有：

，

，

，

，根据

，得

，所以物块减速运动过程中加速度的大小为

；根据运动学公式有：

，变形得：

，若以

为纵坐标、以t为横坐标作图象，得到图象的斜率为

，解得：

。