高考物理一轮复习-实验一-研究匀变速直线运动

1.（2019·高考全国卷Ⅰ）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是点。在打出C点时物块的速度大小为m/s（保留三位有效数字）；物块下滑的加速度大小为m/s2（保留两位有效数字）。解析：物块加速下滑，因此打点间距逐渐增大，故先打A点。C点的速度vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(4.65×10－2,2×0.1)m/s≈0.233m/s。由图知xAB＝1.20cmxBC＝xAC－xAB＝1.95cmxCD＝xAD－xAC＝2.70cmxDE＝xAE－xAD＝3.45cm由逐差法得a＝eq\f(xDE＋xCD－（xAB＋xBC）,4T2)＝0.75m/s2。答案：A0.2330.752.（2021·福建福清高三质检）某同学用打点计时器测量做匀变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是本次排练的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＝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（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）。解析：（1）电源的频率为50Hz，知每隔0.02s打一个点，每隔4个点取1个计数点，可知相邻两计数点的时间间隔为0.1s。（2）C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，则vC＝eq\f(sBD,2T)＝2.5m/s。（3）匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大，有sBC＝sAB＋aT2，sCD＝sBC＋aT2＝sAB＋2aT2，sBD＝2sAB＋3aT2，则a＝eq\f(（sD－sB）－2（sB－sA）,3T2)＝eq\f(（sD－3sB＋2sA）f2,75)。答案：（1）0.1（2）2.5（3）eq\f(（sD－3sB＋2sA）f2,75)3.（2021·四川绵阳模拟）某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度（图甲）。在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时，若再次挡光，计时器将重新计时。实验中该同学将钢条竖直置于一定高度（下端A高于光控开关），由静止释放，测得先后两段挡光时间t1和t2。（1）用游标卡尺测量AB、AC的长度，其中AB的长度如图乙所示，其值为mm。（2）若狭缝宽度忽略，该同学利用vAB＝eq\f(AB,t1)、vBC＝eq\f(BC,t2)，求出vAB和vBC后，则重力加速度g＝。（3）若狭缝宽度不能忽略，仍然按照（2）的方法得到的重力加速度值比其真实值（选填“偏大”或“偏小”）。解析：（1）主尺刻度为74mm，游标尺示数为eq\f(1,10)×3mm＝0.3mm，所以AB的长度为74.3mm。（2）该同学求出的平均速度即为对应过程中间时刻的瞬时速度，根据匀变速直线运动速度—时间关系可知：g＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(2（vBC－vAB）,t1＋t2)。（3）若狭缝宽度不能忽略，则实际时间间隔变长，所以代入测量的时间小于实际时间，测量的加速度比真实值偏大。答案：（1）74.3（2）eq\f(2（vBC－vAB）,t1＋t2)（3）偏大4.某同学现要利用气垫导轨来研究匀变速直线运动规律，其实验装置如图甲所示，其实验步骤如下：①用游标卡尺测出挡光片的宽度d。按图甲安装好器材，并调节好气垫导轨，使气垫导轨处于水平位置。然后用跨过轻质定滑轮的轻绳一端与钩码相连，另一端与滑块相连，再将滑块置于气垫导轨的左端，并用手按住滑块不动；②调整轻质滑轮，使轻绳处于水平位置；从气垫导轨上的刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离s（钩码到地面的高度大于滑块与光电门之间的距离），同时记下滑块的初始位置；③由静止释放滑块，用光电门测出挡光片经过光电门的时间t；④将滑块重新置于初始位置，保持滑块所挂的钩码个数不变，改变光电门的位置从而改变滑块与光电门之间的距离s，多次重复步骤③，重物到地面的高度大于滑块与光电门之间的距离；⑤整理好多次实验中得到的实验数据。回答下列问题：（1）挡光片的宽度测量结果，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为d＝cm。（2）滑块在运动过程中的加速度a可根据匀变速运动的规律来求。（3）据实验数据最后得到了如图丙所示的eq\f(1,t2)s图像，由图像可求得滑块运动时的加速度a＝m/s2。（g取10m/s2，结果保留三位有效数字）解析：（1）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标尺读数为0.05×4mm＝0.20mm，则读数为5mm＋0.20mm＝5.20mm（2）滑块在钩码的作用下沿水平桌面做匀加速直线运动，滑块在运动过程中的加速度a可根据匀变速运动的规律veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(t))－veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＝2ax来求。（3）滑块在钩码的作用下沿水平桌面做匀加速直线运动，经过光电门时的瞬时速度大小为v＝eq\f(d,t)，由匀变速直线运动规律得v2＝2as，解得a＝eq\f(1,2s)（eq\f(d,t)）2，由上式可得eq\f(1,t2)＝eq\f(2a,d2)·s，由此可知图像的斜率为k＝eq\f(2a,d2)。由图像可知图像的斜率为k＝2.0×104m－1·s－2，所以滑块的加速度为a＝eq\f(k·d2,2)＝eq\f(2.0×104×（0.520×10－2）2,2)m/s2＝0.270m/s2。答案：（1）0.520（2）veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(t))－veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＝2ax（3）0.2705.在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力加速度”的实验。实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下。②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴。③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度。④采集数据进行处理。（1）实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30Hz，某同学读出其中比较远的水滴到第一个水滴的距离如图乙所示，根据数据测得当地重力加速度g＝m/s2；第8个水滴此时的速度v8＝m/s。（结果都保留三位有效数字）乙（3）该实验存在的系统误差可能有（答出一条即可）：__________________________________________________________________。解析：（1）后一水滴经过一个频闪间隔运动到前一水滴的位置，可看到一串仿佛固定不动的水滴，即频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，水滴仿佛不动。（2）g＝eq\f(h810－h68,（\f(2,f)）2)＝eq\f([（43.