实验1 研究匀变速直线运动的特点(题型)-2021年高考物理一轮复习

实验1研究匀变速直线运动的特点

一.多选题

1.用打点计时器测定匀加速直线运动的加速度时得到一条纸带，测出xAB=1.2cm,XAC=3.6cm,xAD=7.2cm,

计数点A、B、C、D中，每相邻的两个计数点之间有四个点未画出.已知打点计时器所接电源的频率为

50Hz.以下说法正确的是（）

31«

A.打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器

B.相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.1s

C.打B点小车的速度VB=0.2m/s

D.本实验也可以使用电火花计时器

【答案】BD

【解析】A、电磁打点计时器是记录位移，且能算出记录时间的仪器；故A错误；

B、电磁打点计时器打点的周期为0.02s,相邻两个计数点间有4个点未画出，即两个计数点间的时间间

隔为0.1s,故B正确；

C、依据平均速度等于中时刻瞬时速度，则有，VB=迎=18m/s；故C错误；

2T0.2

D、本实验中同样可以使用电火花式打点计时器，并且误差更小，故D正确。

故选：BD。

2.在使用打点计时器的实验中，你认为正确的是（）

A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位，用计数点进行测量计算，既方便又可减

小误差

B.使用打点计时器时应先接通电源，再放开小车

C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量和计算

D.打点计时器在纸带上打出的点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移

【答案】ABCD

【解析】A、选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位，用计数点进行测量计算，既方

便又可减小误差，故A正确；

B、实验过程应先接通电源，后释放纸带，否则在纸带上留下的点很少，不利于数据的处理和减小误差,

故B正确

C、舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰，点间隔适当的那一部分进行测量，这样测量的相对误差减

小，故C正确；

D、打点计时器在纸带上打出的点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移，故D正确；

故选：ABCD。

3.一个同学做实验时纸带上没有打出点，关于这一现象的分析不可能的是（）

A.交变电流的电压不稳定

B.打点计时器接在直流电源上

C.振针离纸带距离过大

D.振针压得过紧

【答案】AD

【解析】A、电源电压不稳，不会影响打点，故A错误；

B、若打点计时器接在宜流电源上，打点计时器不打点，故B正确。

C、打点的振针压得过松，可能打不出点或在纸带上留下的点不清晰，故C正确；

D、打点针压得过紧，振针和纸带接触时间过长，可能造成短线，故D错误；

本题选择不可能的，即选错误的；

故选：AD。

二.填空题

4.某实验小组在做“测量做直线运动小车的瞬时速度”的实验中，选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示。

图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T.在图中sV（s2

-S））＜（S3-S2）＜（S4-S3）,由此可判断出，小车运动的速度越来越大（选填"越来越大”或

“越来越小”）。为了算打下A点时小车的瞬时速度VA，甲同学用VA=?计算，乙同学用计算VA=\"

计算，得到不同的计算结果，从理论上讲，甲（选填“甲”或“乙”）同学的计算结果更接近的真

实值。

ri~~#?：?

二」H

、・,一—•＞.Ti—---

■・小.•.

【答案】见试题解答内容

【解析】在图中s1＜（S2-S1）＜（s3-s2）＜（S4-S3）,由此可判断出，根据它们的时间相等，则可

判定小车的运动速度越来越大；

根据时间越短时，平均速度越接近瞬时速度，甲同学用VA=月~计算，而乙同学用计算VA=34计算,

则甲同学时间较短，

因此从理论上讲，甲同学的计算结果更接近的真实值。

故答案为：越来越大，甲。

三.实验题

5.如图所示是两种常见的打点计时器。

①关于两种计时器说法正确的是C（填字母）。

A.图甲中的打点计时器用的是交流220V的电源

B.图乙中的打点计时器用的是直流4〜6V的学生电源

C.图甲中的打点计时器使用时应先接通电源，后释放纸带

D.图乙中的打点计时器使用时应先释放纸带，后接通电源

②下列学生实验中，必需都要用到打点计时器与天平的实验是（填字母）。

A.探究小车速度随时间变化的规律

B.探究加速度与力、质量之间的关系

C.探究功与速度变化关系

D.验证机械能守恒定律

图甲图乙

【答案】见试题解答内容

【解析】①AB、图甲是电磁打点计时器，用的是交流4〜6V的学生电源：而图乙是电火花打点计时器,

用的是交流220V的电源，故AB错误；

CD、不论是电火花打点计时器，还是电磁打点计时器，使用时应先接通电源，后释放纸带，故C正确，

D错误。

故选：C；

②A、探究小车速度随时间变化的规律，需要根据纸带上的点迹计算速度的大小，故需要打点计时器，

而不要测量质量，因此天平不需要，故A错误；

B、探究加速度与力、质量的关系，实验中需要测量加速度的大小，需要通过纸带测量加速度，故需要

打点计时器，因要测量物体的质量，则需要天平，故B正确；

C、探究做功与物体速度变化的关系，实验中需要测量速度，需要通过纸带测量速度，故需要打点计时

器，依据实验原理，不需要测量物体的质量，则不要天平，故C错误；

D、在验证机械能守恒定律中，实验中需要测量速度，需要通过纸带测量速度，故需要打点计时器，而

对•于质量可测也可不测，故天平不是必需要的，故D错误。

故选：B,

故答案为：①C；②B。

6.小车运动实验中获得一条纸带，如图所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出，已知所用电源的频率

为50Hz,则打0点到D点纸带的平均速度是0.375m/s,打C点时小车运动的速度v,=0413m/s

【答案】见试题解答内容

【解析】两相邻计数点间有四个点未画出，因此相邻计数点为0」s；

根据平均速度公式三号，则有：

根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，得：

Vc=~^~=15・00-6.74-2rn/s=0.413m/s

c2T2X0.1

故答案为：0.375,0.413。

7.在“用打点计时器测速度”的实验中，得到了一条如图所示的纸带，已知每相邻两个计数点之间还有3

个打印点未标出，打点计时器的频率f=50Hz,测得各点距0点的距离分别为d|、d2sd3,d4sd5>d6,

则打下计数点4时速度的表达式V4=_d%d,_,纸带的加速度的表达式a=_>；j,2_（用

题中给出字母表示）。结合图中的数据得V,=2.31m-s~,a=5.出nrs、.（保留三位有效数字）

【答案】见试题解答内容

【解析】频率为50Hz,则打点的时间间隔为0.02s,每相邻的两个计数点之间有3个小点未画出，则相

邻两个计数点之间的时间间隔为T=0.08s。

根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出4点的速度，V4=—亘

2T8

67.00-30.00X1Q-2=2.31m/s,

2X0.08-

根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，那么加速度：a=%二生虫■生处^2=

9Tz144

92.30-2X30.00x10-2=5.6im/s21,

9X0.082

故答案为：

d?d62d32,2.31,5.61,

811441

8.如图1所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用

不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放。

一

一

二150

一o

(&-x

1-0.

一

二

二

二

一45

一

（1）若用螺旋测微器测出遮光条的宽度d,所用的螺旋测微器零刻度不能对齐，测量前读数如图（a）

所示，测量时如图（b）所示，则遮光条宽度d=3.750mm,实验时将小车从图示位置由静止释放，

由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间则小车经过光电门时的速度为丫=「J（用字母表

示）；

（2）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△1,通过描点作出线性图象，研究小车加

速度与力的关系。处理数据时应作出图象

A.At-mB.At2-mC.——-mD.——-——-m

△tAt2

【答案】见试题解答内容

【解析】(1)a的读数：游标卡尺的主尺读数为0mm,游标读数为2.0X0.01mm=0.020mm,则有：0+0.020

=0.020mm；

而b的读数：游标卡尺的主尺读数为3.5mm,游标读数为27.0X0.01mm=0.270mm,则有：3.5+0.270=

3.770mm；

所以最终读数为：3.770mm-0.020mm=3.750mm

由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度

(2)由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v2=2as,a=—

2s2s2sAt2

而a=E=胆，所以一m

MMAt2Md2

所以要画出一二-m图象，故选：D；

At2

故答案为：(1)3,750(3.748-3.752)d(2)D«

9.如图所示为接在频率为50Hz的低压交流电电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一

条纸带，图中所示的点是依次所选的计数点，但第三个计数点未画出，相邻计数点间均有4个实际打下

的点未画出，则由图示数据可求得，该物体的加速度为1.17m/s2(保留3位有效数字)，打第3个计

数点时，该物体的速度为0.510m/s(保留3位有效数字)

~ABDE-

卜

3.356.85cm

【答案】见试题解答内容

【解析】(1)相邻计数点间均有4个实际打下的点未画出，所以T=0.1s,

设AB位移是X],BC位移是X2,CD位移是X3,DE位移是X4,

2

据匀变速直线运动的推论：Xm-xn=(m-n)aT,

2

得：x4-Xj=3aT,

解得：a=>0685nr0,园迎=117mzs2,

3XT2

(2)由

2

x4-x1=3aT=3.50cm

解得：△x=1.17cm

即匀变速直线运动在连续相等的时间间隔(0.1s)内位移之差为0.17cm,

所以x2=X|+△x=4.52cm

X3=x2+Ax=5.69cm,

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,

Xj+x+x-1-x

——2J_J3_14=051Om/s

34T

故答案为：1.17；0.510

10.（1）»用打点计时器测定重力加速度。装置如图所示。

①如果实验时所用交流电频率为50Hz,已知当地的重力加速度大约为为9.79m/s2.某同学选取了一条纸

带并在该纸带上连续取了4个点，且用刻度尺测出了相邻两个点间距离,则该同学所选的纸带是D（填

写代号即可）

②在做“验证力的平行四边形定则”实验时：

a、除已有的器材（方木板、白纸、弹簧秤、细绳套和铅笔）外，还必须有刻度尺和图钉。

b、要使每次合力与分力产生相同的效果，必须A

A.每次将橡皮条拉到同样的位置

B.每次把橡皮条拉直

C.每次准确读出弹簧秤的示数

D.每次记准细绳的方向。

【答案】见试题解答内容

【解析】①通过实验装置的了解，我们可以认为物体做的是自由落体运动。

已知当地的重力加速度大约为为9.79m/s2

根据匀变速直线运动的推论得：Ax=at2

所以相邻的时间间隔位移之差△x=gt2=9.79X（0.02）2m=3.916mm。

从四个纸带中，我们找出相邻的时间间隔位移之差大约是3.916mm的纸带，故选D。

②a、除已有的器材（方木板、白纸、弹簧秤、细绳套和铅笔）外，还必须有刻度尺和图钉。

b、要使每次合力与分力产生相同的效果，每次将橡皮条拉到同样的位置，即用一个力与用两个力的作用

效果相同。

故答案为：①D

②a、刻度尺图钉

b、A

11.某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，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、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图1所示，每两个相邻的测

量点之间的时间间隔为0.1s,（计算结果保留3位有效数字）

0就

1),6

3心5

l).5

OIm(Uos

图2

（1）电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带，下列选项中:

A.时间间隔B.位移C.平均速度D.瞬时速度

我们可以从纸带上直接得到的物理量是A,测量得到的物理量是B,通过计算能得到的物理量是

CDo

（2）每两个计数点间还有4个点没有标出。

（3）试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.1s测一次速度，计算出打下B、C、D、E、F五个点时

小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表：

VBvcVDVEVF

数值（m/s）0.4000.4790.5600.6400.721

（4）将B、C、D、E、F,各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并在图2中画出小车的瞬时速度随

时间变化的关系图线。

【答案】见试题解答内容

【解析】（1）打点纸带上任意相邻的点间的时间间隔与交变电流的周期相同，所以可以从纸带上直接得

到的物理量是时间间隔，利用刻度尺测量的是长度，计算出的有平均速度和瞬时速度；

（2）山两点间的时间间隔为0.1s,打点周期为0.02s,所以两点之间还有4个点未画出；

（3）由平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知：

%=芋二镖产XM2Hs=。.4。。曲,

X

-B^D-=4,38+5,20X/1八02,m/,sm/,s=„0.4.7_9nm/.s,

2T2X0.1

—=5,20+&,99X10-2m/sm/s^0.560m/s,

2T2X0.1

也=5.99+6.80X10.2m/sm/s=0.640m/s,

2T2X0.1

-8u+l''--：'2X10-2m/sm/s=0.721m/s,

2T2X0.1

(4)利用得到的各点瞬时速度进行描点连线,不在直线上的点要分居直线两侧;

故答案为：(1)A,B,CD；(2)4；(3)0.400,0.479,0.560,0.640,0.721；(4)如上图所示。

12.某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度.

(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当：

①打点计时器应接交流电源；②重物释放时应紧靠打点计时器.

(2)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个打点A、B、C、D、E、F为计数点，测

得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h「h2.h3.h4,h5.若打点的频率为f,则打E点时重物速度

(he-ho)f

3

的表达式为vE=_--g2—_；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出速度的

二次方(v2)与距离(h)的关系图线，如图丙所示，则重力加速度g=9.4m/s2.

(3)若当地的重力加速度值为9.8m/s2,你认为该同学测量值存在偏差的主要原因是纸带通过打点计

时器时的摩擦阻力.

【答案】见试题解答内容

［解析］（1）①打点计时器应接交流电源

②重物释放时应紧靠打点计时器

（2）利用匀变速直线运动的推论

_XDF_（h5-h3）f

EtpF2

v2=2gh

速度的二次方v2与距离（h）的关系图线的斜率为