高考物理实验增分创新版能力练实验一研究匀变速直线运动实验1a

1.某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片图，已知频闪仪每隔0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离。(当地重力加速度g取9.8m/s2，小球质量m＝0.2kg，结果保留三位有效数字)(1)由频闪照片上的数据计算t4时刻小球的速度v4＝________m/s。(2)小球上升的加速度大小约为a＝________m/s2。(3)对(2)的数据进行分析，可得到的结论是__________________________________________________________________________。答案(1)3.98(2)10.0(3)上升过程中受到空气阻力作用解析(1)v4＝eq\f(18.66＋21.16×10－2,2×0.05)m/s≈3.98m/s。(2)a＝eq\f([21.16＋18.66－26.18＋23.68]×10－2,4×0.052)m/s2≈－10.0m/s2。(3)加速度偏大，上升过程中受到空气阻力作用。2．如图甲所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的频率f＝50Hz，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm。(1)下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。(结果保留三位有效数字)位置BCDEF速度(m·s－1)0.7370.8010.994(2)以A点为计时起点，在图乙中画出小车的速度—时间图线。(3)根据你画出的小车的速度—时间图线计算出小车的加速度a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)(4)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏________。(填“大”或“小”)答案(1)0.8640.928(2)如图所示(3)0.65(4)大解析(1)vD＝eq\f(x3＋x4,2×\f(1,f)×5)＝＝0.864m/s，vE＝eq\f(x4＋x5,2×5×\f(1,f))＝0.928m/s。(2)见答案图。(3)从图中取两点，a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(0.93－0.80,0.40－0.20)m/s2＝0.65m/s2(4)频率变为49Hz，时间T变长，点与点之间的距离变长，依然按原周期计算，加速度变大。3.在“利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度”实验中，打点计时器接在50Hz低压交流电源上，某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间还有四个点)。从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段)，将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示。(1)若把每一段纸带的右上端连接起来，结果得到一条倾斜的直线，如图所示，由图可知纸带做________运动且直线与－x方向夹角越大，说明纸带运动的加速度________(填“越大”或“越小”)。(2)从第一个计数点A开始计时，为求出0.25s时刻纸带的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：________(填“a”“b”“c”“d”或“e”)。(3)若测得a段纸带的长度为10.0cm，e段纸带的长度为2.0cm，则可求出加速度的大小为________m/s2。答案(1)匀减速直线越大(2)c(3)2.0解析(1)纸带剪接后，水平方向每条宽度相同，正好与时间对应，竖直长度为相邻相等时间内的位移，由于Δx＝aT2，纸带长度差相等，变化规律恰好与速度一样。图线可看作v­t图象，即速度均匀减小，纸带做匀减速运动，图象斜率越大，加速度越大。(2)求0.25s时的速度，即求0.2～0.3s内的平均速度，0.2～0.3s内的位移恰好是纸带c段对应的长度。(3)利用Δx＝aT2，即xm－xn＝(m－n)aT2，有a＝eq\f(xe－xa,4T2)＝－2.0m/s2，所以加速度的大小为2.0m/s2。4．(2017·全国卷Ⅰ)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，用手轻推一下小车。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30s内共滴下46个小水滴)(1)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)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为____________m/s，加速度大小为________m/s2。(结果均保留两位有效数字)答案(1)从右向左(2)0.190.037解析(1)小车运动时由于摩擦力的作用，速度逐渐减小，滴水计时器滴下水滴的间距逐渐变小，因此小车从右向左运动。(2)滴水的时间间隔T＝eq\f(30,45)s≈0.67s小车运动到A点位置时的瞬时速度vA＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)＝eq\f(117＋133×0.001,2×0.67)m/s≈0.19m/s根据逐差法，共有5组数据，舍去中间的一组数据，则加速度a＝eq\f(x4＋x5－x1－x2,6T2)＝eq\f(100＋83－150－133×0.001,6×0.672)m/s2≈－0.037m/s2因此加速度的大小为0.037m/s2。5．(2017·全国卷Ⅱ)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示]，eq\x\to(v)表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出eq\x\to(v)；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②③；⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出eq\x\to(v)­Δt图，如图(c)所示。完成下列填空：(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则eq\x\to(v)与vA、a和Δt的关系式为eq\x\to(v)＝________________。(2)由图(c)可求得，vA＝______cm/s，a＝_______cm/s2。(结果保留三位有效数字)答案(1)vA＋eq\f(a,2)Δt(2)52.116.3解析(1)eq\x\to(v)是Δt时间内中间时刻eq\f(Δt,2)的瞬时速度，vA为Δt时间内的初速度，根据速度公式得eq\x\to(v)＝vA＋aeq\f(Δt,2)＝vA＋eq\f(a,2)Δt。(2)由eq\x\to(v)＝vA＋eq\f(a,2)Δt可知，图(c)中图线与eq\x\to(v)轴的交点为vA，图线的斜率为eq\f(a,2)。将图线延长可知，vA＝52.1cm/s，在图线上选取较远的两点，求得斜率eq\f(a,2)＝eq\f(53.34－52.4,150－35.0×10－3)cm/s2≈8.17cm/s2，即a≈16.3cm/s2。6．(2016·安徽四校三联)如图所示为某中学物理课外学习小组设计的测定当地重力加速度的实验装置，他们的主要操作如下：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固定光电门B的位置不变，改变光电门A的高度，重复②的操作。测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度v；④画出v­t图象。请根据实验，回答如下问题：(1)设小铁球到达光电门B时的速度为vB，当地的重力加速度为g，则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为________。(用vB、g和t表示)(2)实验测得的数据如下表：实验次数h/cmt/sv/(m/s)110.00.0283.57220.00.0593.39330.00.0923.26440.00.1313.05550.00.1762.84660.00.2352.55请在坐标纸上画出v­t图象。(3)根据v­t图象，可以求得当地重力加速度g＝______m/s2，试管夹到光电门B的距离约为________cm。(结果均保留三位有效数字)答案(1)v＝vB－eq\f(1,2)gt(2)图见解析(3)9.8669.8解析(1)根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度可得vB＝v＋eq\f(1,2)gt，则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v＝vB－eq\f(1,2)gt。(2)描点连线，如图所示。(3)小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v＝vB－eq\f(1,2)gt，所以v­t图象的斜率大小表示eq\f(1,2)g，则当地重力加速度g＝2k≈9.86m/s2，根据图象得出vB≈3.71m/s，得试管夹到光电门B的距离约为h＝eq\f(v\o\al(2,B),2g)≈69.8cm。7．(2016·衡水质检)某同学用打点计时器等实验装置测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50Hz，在纸带上打出的点中选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染。如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm。若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s。(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(结果保留两位有效数字)。(3)物体的加速度大小为________(用sA、sB、sD和f表示)。答案(1)0.1(2)2.5(3)eq\f(sD－3sB＋2sA,75)f2解析(1)由电源频率f＝50Hz可知电源周期T0＝0.02s，所以相邻两计数点的时间间隔为T＝5×0.02s＝0.1s。(2)打C点时物体的速度vC＝eq\f(sD－sB,2T)＝eq\f(0.6245－0.1265,0.2)m/s≈2.5m/s。(3)由纸带上的数据知s