2025优化设计一轮第6讲　实验 测量做直线运动物体的瞬时速度

第6讲实验:测量做直线运动物体的瞬时速度1.(2024河北邢台模拟)实验小组利用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律,打点计时器所接电源的频率为50Hz。甲乙(1)实验操作前,(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。

(2)规范操作后,得到一条纸带,以纸带上能够看清的某个点作为0点,每5个点取一个计数点,测量各计数点与0点的距离,如图乙所示,则纸带上打计数点2时小车速度的大小v2=m/s,打计数点4时小车速度的大小v4=m/s。(结果均保留3位有效数字)

(3)利用各计数点计算得到的速度作出小车运动的v-t图像,得到一条倾斜的直线,说明小车做匀加速直线运动,则小车运动的加速度大小a=m/s2。(结果保留3位有效数字)

2.如图所示,某同学在做研究匀变速直线运动的实验时,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带的一部分如图甲所示,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s。该同学将纸带从每个计数点处截断,得到6条短纸带,再把6条短纸带的下端对齐贴在纸上,以纸带下端为横轴建立直角坐标系,并将刻度尺边缘紧靠纵轴,其示数如图乙所示(结果保留两位有效数字)。(1)打下计数点“5”时小车的速度大小为m/s;

(2)小车的加速度大小为m/s2;

(3)在某次实验中,若该同学所用电源的频率大于50Hz,则加速度的测量值(选填“>”“=”或“<”)真实值。

3.(2023辽宁大连模拟)某同学利用图甲做研究匀变速直线运动的实验时,得到如图乙所示的一条用电磁打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E等5个计数点,每相邻两个计数点间还有4个计时点没有画出,打点计时器接的是频率为50Hz的交变电流。他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐。(计算结果均保留2位小数)甲乙(1)由以上数据计算打点计时器在打C点时,小车的瞬时速度vC是m/s;

(2)计算该小车的加速度a为m/s2;

(3)纸带上的A点所对应的小车的瞬时速度vA为m/s;

(4)实验中必要的措施是(填选项前字母)。

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4.某同学用自制的“滴水计时器”来研究小车在水平桌面上运动时的加速度大小。如图甲所示,将该计时器固定在小车旁,用手轻推一下小车,在小车的运动过程中滴水计时器间隔相等时间滴下小水滴。图乙记录了桌面上连续5个水滴的位置,已知滴水计时器每10s滴下25个小水滴。甲乙(1)滴水计时器等间隔时间为T=s。

(2)经分析可得小车的加速度大小为m/s2(保留两位有效数字)。

5.(2023天津河西一模)小明用气垫导轨和光电门测量滑块做匀加速运动的加速度,如图所示。(1)用游标卡尺测遮光条宽度d。测量结果如图乙所示,则d=mm。

(2)按图甲所示安装好实验器材并测出两光电门间的距离L。接通电源,释放滑块,记下遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2,则遮光条经过光电门B的速度vB=。

(3)滑块的加速度a=(用测出的物理量符号L,d,t1,t2表示)。

6.用如图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。(1)实验的主要步骤:①用游标卡尺测量挡光片的宽度d,结果如图乙所示,读得d=mm。

②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x。③滑块从A点由静止释放(已知槽码落地前挡光片已通过光电门)。④读出挡光片通过光电门所用的时间t。⑤改变光电门的位置,滑块每次都从A点由静止释放,测量相应的x值并读出t值。(2)根据实验测得的数据,以x为横坐标,1t2为纵坐标,在坐标纸中作出1t2-x图线如图丙所示,求得该图线的斜率k=m-1·s-2;由此进一步求得滑块的加速度a=7.(2023山东菏泽二模)某学习小组了解到交通警察会在高速公路上用激光测速仪随机测速,受此启发,该小组同学用激光测距仪测量某汽车在某时段的运动规律。表格中是测得汽车在平直公路上的位置信息,其中x为汽车到测距点的距离(测距点位于汽车的正前方)。t/s00.20.40.60.81.01.2x/m13.9810.817.985.483.321.490.01(1)根据表中的数据可以推断该车在这段时间内的运动性质是,依据是

。

(2)当x=5.48m时,该车的速度大小是m/s。

(3)这段时间内该车的加速度大小是m/s2(结果保留两位有效数字)。

参考答案第6讲实验:测量做直线运动物体的瞬时速度1.答案(1)不需要(2)0.5040.805(3)1.50解析(1)本实验是探究速度随时间的变化规律,因此不需要平衡摩擦力。(2)相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s,打计数点2时小车速度的大小v2=x03-x012T=0.504m/s,打计数点4时小车速度的大小v4=x05(3)加速度大小a=x36-x039T2=2.答案(1)0.68(2)0.70(3)<解析(1)打下计数点“5”时小车的速度大小为v=6.45+7.102×0.10×10-2m/s(2)小车的加速度大小为a=6.45+7.10+7.72-5.70-5.00(3)若该同学所用电源的频率大于50Hz,则实际周期较小,计算所用的周期偏大,求得加速度的测量值小于真实值。3.答案(1)0.21(2)0.45(3)0.12(4)AB解析(1)每相邻两个计数点间还有4个计时点没有画出,则相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s,利用匀变速直线运动的推论得小车在C点的瞬时速度vC=xBD2T=5.50-1.402×0(2)应用逐差法计算加速度,有a=xCE-xAC(2T)2=(8.20(3)根据匀变速直线运动速度与时间关系公式v=v0+at,得A点所对应的物体的瞬时速度为vA=vC-atAC=0.12m/s。(4)利用长木板、小车、打点计时器等研究匀变速直线运动规律时,细线必须与长木板平行;先接通电源,再释放小车;只要小车做匀变速直线运动即可,不需要平衡摩擦力,也不需要满足小车的质量远大于钩码的质量。故选AB。4.答案(1)0.4(2)0.14解析(1)滴水计时器等间隔时间为T=1025s=0.4s(2)经分析可得小车的加速度大小为a=ΔxT2=(197+175-152-130)5.答案(1)1.80(2)d(3)d解析(1)游标卡尺读数为d=1mm+16×0.05mm=1.80mm。(2)遮光条经过光电门A、B的速度分别为vA=dt1,vB=(3)根据运动学公式有2aL=vB2−vA6.答案(1)6.60(2)2.38×1040.518解析(1)根据游标卡尺读数规则,挡光片的宽度d=6mm+12×0.05mm=6.60mm。(2)由图丙可知,该图线的斜率k=2.0-1.00.65-0.23×104m-1·s-2=2.38×104m-1·s-2;滑块通过光电门时的速度v=dt,由v2=2ax可得1t7.答案(1)匀减速直线运动在误差允许范围内,相邻0.2s内的位移之差接近Δx=0.34m(2)11.65(3)8.4解析(1)根据表中的数据可得,第1个0.2s内的位移为3.17m,第2个0.2s内的位移为2.83m,第3个0.2s内的位移为2.50m,第4个0.2s内的位移为2.16m,第5个0.2s内的位移为1.