03创新实验测定加速度-高考冲刺100天力学实验精准突破(解析版)

1、03创新实验测定加速度-高考冲刺100天力学实验精准突破1如图所示，为测量小车做匀加速运动的加速度，将宽度l=0.2 cm的挡光片固定在小车上，测得挡光片先后经过A、B两个固定的光电门的时间分别为0.002 s和0.001s，且挡光片先后两次经过该光电门的时间间隔为4s。(1)挡光片经过A光电门时的速度大小为_m/s，经过B光电门时的速度大小为_m/s，小车的加速度为_ m/s2。（取小车初速度方向为正方向）(2)为减小实验误差，可采取的方法有_。（写出一种方法即可）【答案】:1 2 0.25 减小挡光片宽度 【解析】：(1)挡光片经过A光电门时的速度大小为经过B光电门时的速度大小为小车的加速

2、度为(2)本实验是依据公式计算的小车加速度，因此为减小实验误差，可减小挡光片宽度，从而使光电门的瞬时速度更精确。2某同学利用滑块在气垫导轨上的运动测量当地的重力加速度，如图（a）所示，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、数字计时器、光电门等。导轨下方两支点间的距离为l。实验步骤如下：(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当光电门A记录的遮光时间_（填“大于”“小于”或“等于”）光电门B记录的遮光时间时，认为气垫导轨水平；(2)用游标卡尺测量遮光片宽度d。如图（b）所示，d=_cm；(3)在导轨左支点下加一高度为h的垫块，让滑块从导轨顶端滑下，记录遮光片经过A、B两处光

3、电门的光时间t1、t2及遮光片从A运动到B所用的时间t12，可求出重力加速度g=_（用题中给出的物理量符号表示）；(4)分析实验结果发现，重力加速度的测量值比该地的实际值偏小，写出一条产生这一结果的可能原因：_。【答案】：等于 0.304 测量遮光片宽度d偏小(测量运动时间偏大，或气垫导轨未调水平) 【解析】：(1)调节气垫导轨水平后，轻推滑块能做匀速直线运动，则滑块通过两光电门的时间应相等；(2)20分度的游标卡尺精确度为0.05mm，则遮光片宽度为(3)滑块经过两光电门的时间较短，其平均速度可认为是经过两位置的瞬时速度，有，滑块做匀加速直线运动，有而对滑块由牛顿第二定律有联立各式解得重力加

4、速度为(4)根据重力加速度的测量公式分析，测量值偏小，可能的原因如测量遮光片宽度d偏小，(或测量运动时间偏大，或气垫导轨未调水平)3如图所示，为测量匀加速直线运动的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得两者间距为d。(1)当小车向左匀加速直线运动时，测得A、B两挡光片先后经过光电门的时间分别为t1和t2，则A挡光片经光电门时的瞬时速度vA=_，B挡光片经光电门时的瞬时速度vB=_，小车的加速度a=_。(2)本实验中为减小实验误差，可采用的方法有_。A增大两挡光片宽度bB减小两挡光片宽度bC增大两挡光片间距dD减小两挡光片间距d【答案】： BC 【解析】：(1)A挡光片经光电门时的

5、瞬时速度 B挡光片经光电门时的瞬时速度根据运动学公式解得(2)AB挡光片宽度b越小，遮光时间越短，平均速度越接近瞬时速度，误差越小，A错误，B正确；CD挡光片间距d越大，从A到B的时间越长，速度的平方差越大，相对误差越小，C正确，D错误，故选BD。4某同学利用如图甲所示的实验装置来测定气垫导轨上滑决的加速度，滑块上安装有遮光条。(1)该同学利用10分度的游标卡尺测出滑块上安装的遮光条的宽度d，测量结果如图乙所示，则d=_ cm；(2)与光电门配套的数字毫秒计测出了遮光条通过光电门1所用的时间t1=0.025 s，通过光电门2所用的时间为t2=0.010 s，则滑块通过光电门1时滑块的速度大小为

6、v1=_ m/s；(3)该同学利用刻度尺测出两光电门之间的距离为l=0.50 m，则滑块的加速度大小为a=_m/s2。【答案】：1.50 0.60 1.89 【解析】：(1)由游标卡尺的读数规则可知，遮光条的宽度=主尺刻度值(毫米)游标尺对齐格数游标尺精度(毫米)，可读出遮光条的宽度为d=1.50 cm.(2)滑块通过光电门1时的速度大小为v1=代入数据解得v1=0.60 m/s.(3)由于两光电门之间的距离为l=0.50 m，滑块通过光电门2时的速度大小为v2=1.5 m/s故由v22v12=2al可得a=1.89 m/s25某课外活动小组利用小球的竖直上抛运动测量当地的重力加速度大小。如图

7、所示，弹射装置将小球竖直向上弹出，测得小球通过光电门A至再次返回光电门A的时间间隔为T1，通过光电门B并再次返回光电门B的时间间隔为T2。(1)实验中，供选择的小球有三种，应选用_。A200g的玻璃球B200g的铁球C200g的木球(2)实验中还需要测量出一个物理量，即可测得重力加速度g，这个物理量是_。(3)重力加速度的大小为g=_（用题中和第(2)问中的物理量符号表示）。(4)测量的误差可能来源于_。【答案】:B 光电门A、B间的距离h 空气阻力的影响、刻度尺读数时存在误差、光电门测量时间时存在误差 【解析】：(1)为减小空气阻力的影响，同样质量的小球应选用体积小的铁球，B正确。(2)还应

8、用刻度尺测量光电门A、B间的距离h。(3)小球从光电门A上升到最大高度过程中有小球从光电门B上升的最大高度为依据题意有h1-h2=h联立上式解得。(4)空气阻力的影响、刻度尺读数时存在误差、光电门测量时间时存在误差。6某同学研究自由落体运动的规律时，将小球固定在刻度尺的旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片I、II、III，相邻两帧之间的时间间隔为0.02s，刻度尺为毫米刻度尺。(1)图片II中小球下落速度约为_m/s。（计算结果保留两

9、位小数）(2)关于实验装置和操作，以下说法正确的是_。A刻度尺应固定在竖直平面内B铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落C手机应正对刻度尺固定D手机距离刻度尺越近越好(3)为了得到更精确的加速度值，该同学利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h，绘制了图像，如图3所示。其中P、Q分别为两个大小相同，质量不同的小球下落的图像，由图像可知_。A图像的斜率表示小球下落的加速度B小球P的质量大于小球Q的质量C小球P的质量小于小球Q的质量D小球P的数据算出的加速度值更接近当地重力加速度【答案】：1.40 AC BD 【解析】：(1)匀变速运动在一段时间内的平均速度等于其中间时刻的瞬时速度。从图片I

10、到图片III，小球的位移约为，用时，所以图片II中小球的下落速度约为；(2)小球沿竖直方向下落，刻度尺应固定在竖直平面内；铅垂线的作用是检验刻度尺是否沿竖直方向；手机在录像时应正对刻度尺，并且离刻度尺越远越好，离得越远，位置记录的误差越小，故选AC。(3)根据自由落体的特点可知，下落高度h与速度v的关系为，即v2与h成正比，图像的斜率等于下落加速度的2倍；由图像可知Q球的加速度较小，说明其质量较小，空气阻力对它的影响较为明显，所以用小球P的数据算出的加速度值更接近当地的重力加速度，故选BD。7某同学用光电门及数字计时器来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示，实验步骤如下：(1)将两个光电门

11、沿同一竖直线固定在铁架台上；(2)遮光条的宽度用螺旋测微器测得，读数如图乙所示；(3)把遮光条夹在钢笔上；(4)连接光电门与数字计时器(5)接通计时器电源使之工作，选功能“3”测加速度，竖直释放钢笔；(6)将计时器记录的数据填入下表：项目时间0-1123s15ms1-2168.1ms21.9ms注：表中“项目0-1”是指从计时器通电至遮光条下落到光电门1的过程，“项目1”是指遮光条通过光电门1的过程。其余类推。请回答下列问题：(1)遮光条的宽度为_mm；(2)当地的重力加速度为_m/s2（保留三位有效数字）。【答案】：5.030mm 【解析】：(1)遮光条的宽度5mm+3.00.01mm=5.

12、030mm(2)通过第一个光电门时的速度通过第二个光电门时的速度当地的重力加速度8某兴趣小组利用如图所示的实验装置来测量重力加速度。铁架台竖直放置，上端固定电磁铁M，A、B为位置可调节的光电门，均与数字计时器N相连。实验步骤如下：接通M的开关，吸住小球；将A固定在小球下方某一位置，调节B的位置并固定，测出A和B之间的距离h1；断开M的开关，小球自由下落，记录小球从A到B的时间，重复测量3次对应于h1的时间，平均值为t1；保持A位置不变而改变B的位置并固定，测出A和B之间的距离h2，重复测量3次对应于h2的时间，平均值为t2。完成下列问题：(1)本实验所用器材有；铁架台、电源电磁铁、光电门、数字

13、计时器，小球和_（填入正确选项前的字母）。A天平 B刻度尺 C游标卡尺(2)重力加速度大小可表示为g=_（用h1、t1、h2、t2表示）。(3)另一组同学也利用该装置测量重力加速度，如果实验过程中保持B的位置不变而改变A的位置，那么该组同学_（填“能”或“不能”）正确测得重力加速度。【答案】：B 能 【解析】：(1)实验需要测量A和B之间的距离，所以需要用刻度尺。因为没有记录小球过光电门的时间，所以不需要测量小球直径，故不要游标卡尺。故选B。(2)设过A时的速度为，从A运动到B，有 ，解得(3)倒过来分析，小球以相同的速度从B点竖直上抛，同理亦可以测得。9某同学用如图（a）所示的实验装置研究匀

14、变速运动，将木块从倾角为的木板上静止释放，与位移传感器连接的计算机描绘出了木块相对传感器的位置随时间变化的规律，如图（b）中的曲线2所示。图中木块的位置从x1到x2、从x2到x3的运动时间均为T。(1)根据图（b）可得、木块经过位置x2时的速度v2=_，木块运动的加速度a=_；(2)若只增大木板的倾角，则木块相对传感器的位置随时间变化的规律可能是图b中的曲线_（选填图线序号）。【答案】： 【解析】：(1)木块在斜面上做匀加速直线运动，木块位移为x2时为x1到x3的中间时刻，故相邻相等时间内位移之差故解得(2)若只增大木板倾斜的角度，加速度增大，根据可知木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图

15、中的。10某活动小组利用图装置测定当地的重力加速度。直径为D的钢球自由下落过程中，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，则（1）钢球通过光电门A时的瞬时速度为_，钢球通过光电门A、B间的平均速度为_。（2）当地的重力加速度为_。（3）钢球通过光电门A的平均速度_（选填“”或“”）钢球球心通过光电门A的瞬时速度。（4）由于空气阻力的存在会使g的测量值偏小，该误差属于_（选填：“偶然误差”或“系统误差”）【答案】： 系统误差 【解析】：(1)钢球通过光电门A时的瞬时速度为 ,由于

16、通过光电门的时间非常短，所以可以用其平均速度来表示瞬时速度则同理可得钢球通过光电门B时的瞬时速度为所以钢球通过光电门A、B间的平均速度由平均速度公式可得(2)设当地的重力加速度a由匀变速直线运动规律可得代入数据可得(3)由匀变速直线运动的推论：中间时刻的瞬时速度总是小于中间位移的瞬时速的关系可得：钢球通过光电门A的平均速度小于钢球球心通过光电门A的瞬时速度。(4)偶然误差一般是由人的主观意识造成，比如读数，作图之类，所以由于空阻力影响的误差属于系统误差。11某同学用如图甲所示装置测量当地的重力加速度。倾斜轨道固定在铁架台上，调整轨道末端切线水平，在轨道的末端加装光电门，在光电门的正下方用重锤线

17、确定光电门在水平地面上的投影位置P、测得轨道末端离地面的高度为h。(1)实验前，用螺旋测微器测出小铁球的直径，示数如图乙所示，则小球直径d=_cm。(2)让小球在倾斜轨道上某一位置由静止释放，小球通过光电门时挡光时间为t，则小球从轨道上水平抛出的初速度v=_。（用测量的物理量符号表示）(3)改变小球在倾斜轨道上由静止释放的位置，记录多组小球通过光电门的挡光时间t，及小球落地点离P点的距离x，作出图象、若图象的斜率为k，则当地的重力加速度g=_。（用已知量和测量的物理量符号表示）【答案】：0.3290 【解析】：(1)螺旋测微器的固定刻度为3mm，可动刻度读数为，所以最终读数为。(2)小球做平抛

18、运动的初速度(3)由解得结合题意可知解得12如图用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示，拍摄时频闪频率是10Hz；通过斜面上固定的刻度尺(最小分度为mm)读取的5个连续影像的读数依次为x0、xA、xB、xC、xD。x0 xAxBxCxD5.1cm15.86cm30.91cm50.25cm73.90cm根据表中数据，完成下列填空：(1)以上哪个数据不符合刻度尺读数要求_（填x0、xA）；(2)物块到达B点时的速度vB=_m/s(保留3位有效数字)；(3)请充分利用数据计算出物块的加速度a=_m/s2(保留3位有效数字)【答

19、案】：x0 1.72 4.30 【解析】：(1)由于刻度尺的最小分度为0.1cm，读数需要估读，则x0不符合刻度尺读数要求(2)由于B点是A、C两点的中间时刻，所以(3)由逐差法得加速度大小为13如图甲、乙所示的两种打点计时器是高中物理实验中常用的。光电计时器和打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的计时仪器。其结构如图丙所示，分别是光电门的激光发射和接收装置。当一辆带遮光片的小车从a、b间通过时，光电计时器就可以显示遮光片的遮光时间。某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，做了一个U形遮光板如图丁所示，两个遮光片宽度均为L5mm，将此U形遮光板装在小车上，让小车做加速度不变的直线运动通过静止的光电门。实验时测得两次遮光时间分别为t10.10s，t20.05s，从第一个遮光片遮光到第二个遮光片遮光经过的时间为t1s。(1)图乙是_（选填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是_（选填“交流46V”或“交流220V”）；(2)第一个遮光片通过光电门的速度大小为_m/s，第二个遮光片通过光电门的速度大小为_m/s；(3)小车运动的加速度大小为_m/s2。【答案】：电火花 交流220V 0.05 0.1 0.05 【解析】：(1)图乙是电火花打点计时器，电源采用的是交流220V；(2) 遮光片通过光电门挡住光的时间极短，其平均速度近似