实验一+研究匀变速直线运动（押题专练）-2018年高考物理一轮复习精品资料 13页

实验一+研究匀变速直线运动 ‎1．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是(　　)‎ A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低 B．在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处 C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车 D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动 ‎2．中国已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网．“四纵”干线已经成型．中国高速铁路运营里程约占世界高铁运营里程的60%，稳居世界高铁里程榜首．并通过改造原有铁路线路(直线化、轨距标准化)，使列车营运速率达到每小时200公里以上．假设列车在某段“高铁”上做匀加速直线运动，速度由零增加到v时位移为x，当速度由v增加到2v时，其位移为(　　)‎ A．x　　　　　　　 B．2x C．3x D．4x 解析：据题意，某列车在某段“高铁”上做匀加速直线运动，据匀变速直线运动规律，当速度由零增加到v时，位移为x，则有v2＝2ax，当速度由v增加到2v时，有4v2－v2＝3v2＝2ax′，则x′＝3x，所以正确选项为C.‎ 答案：C ‎3．定点停车是驾照考试中一项必考项目．路旁竖一标志杆，在车以10 m/s的速度匀速行驶过程中，当车头与标志杆的距离为20 m时，学员立即刹车，让车做匀减速直线运动，车头恰好停在标志杆处，忽略学员的反应时间，则(　　)‎ A．汽车刹车过程的时间为4 s B．汽车刹车过程的时间为2 s C．汽车刹车时的加速度大小为5 m/s2‎ D．汽车刹车时的加速度大小为0.25 m/s2 x/kw 解析：采用逆向思维法，刹车过程可以看作是初速度为零的匀加速直线运动，由x＝vt可得t＝4 s，选项A正确，B错误；根据v2＝2ax可得，a＝2.5 m/s2，选项C、D错误．‎ 答案：A ‎4．磕头虫是一种不用足跳但善于跳高的小甲虫．当它腹朝天、背朝地躺在地面时，将头用力向后仰，拱起体背，在身下形成一个三角形空区，然后猛然收缩体内背纵肌，便重心迅速向下加速，背部猛烈撞击地面后立即离开地面，地面将其反弹向空中．录像显示，磕头虫背后重心向下加速(视为匀加速)的距离大约为0.8 mm，弹射最大高度为24 cm.而人原地起跳方式是，先屈腿下蹲，然后突然蹬地向上加速，假想：向上加速过程(视为匀加速)重心的加速度与磕头虫加速过程的加速度大小相等，重心上升高度为0.5 m，那么人离地后重心上升的最大高度可达到多高(空气阻力不计，设磕头虫撞击地面和弹起时的速率相等)?‎ v＝2ad2，‎ v＝2gh2.‎ 联立以上各式，得h2＝.‎ 代入数据得h2＝150 m.‎ 答案：150 m ‎5．2015年8月29日的国家体育场上演了震撼的一幕，由莫有雪、谢震业、苏炳添、张培萌组成的中国队以38秒01的成绩拿到北京世界田径锦标赛男子4×100 m接力银牌，创造了中国田径历史上4×100 m接力项目的最佳战绩，也创造了亚洲田径历史上在该项目上的最佳战绩．如图所示，A、B两同学在直跑道上练习4×100 m接力，他们在奔跑时有相同的最大速度．B从静止开始全力奔跑需25 m才能达到最大速度，这一过程可看做匀变速运动，现有A持棒以最大速度向B奔来，B在接力区伺机全力奔出．若要求B接棒时速度达到最大速度的80%，则：‎ ‎(1)B在接力区需跑出的距离s1为多少？‎ ‎(2)B应在离A的距离s2为多少时起跑？‎ 解析：(1)对B：设其加速度为a，跑出的距离为s时速度达到最大值v.则2as＝v2，2as1＝(0.8v)2，‎ 解得s1＝0.64s＝16 m.‎ ‎(2)设B接棒时跑出时间为t，则s1＝v－,t＝t，在t时间内，对A有sA＝vt，解得sA＝40 m．所以B起跑时，应距离A为Δs＝sA－s1，解得Δs＝s2＝24 m.‎ 答案：(1)16 m　(2)24 m ‎6．某同学在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验时，设计的实验方案中选用了打点计时器，利用穿过打点计时器的纸带来记录小车的运动．实验后，该同学选择了一条较为理想的纸带，测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如下表所示．‎ 位置编号 ‎ ‎0 ‎ ‎1 ‎ ‎2 ‎ ‎3 ‎ ‎4 ‎ ‎5 ‎ 时间t/s ‎ ‎0 ‎ ‎0.1 ‎ ‎0.2 ‎ ‎0.3 ‎ ‎0.4 ‎ ‎0.5 ‎ 速度v/(m·s－1) ‎ ‎0.42 ‎ ‎0.67 ‎ ‎0.92 ‎ ‎1.16 ‎ ‎1.42 ‎ ‎1.67 ‎ ‎(1)分析表中数据，在误差允许的范围内，小车做________运动．‎ ‎(2)由于此次实验的原始纸带没有保存，另一同学想估算小车从位置0到位置5的位移，其估算方法如下：x＝(0.42×0.1＋0.67×0.1＋0.92×0.1＋1.16×0.1＋1.42×0.1) m＝……那么，该同学得到的位移________(填“大于”、“等于”或“小于”)实际位移．为了使估算的位移尽可能接近真实值，你认为采取什么方法更合适？________________.(不必算出具体数据) ‎ ‎【答案】(1) 匀加速直线　(2)小于　用平均速度求位移(或用v－t图象下的面积求位移)‎ ‎7．图K5－1是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．‎ 图K5－1‎ ‎(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．‎ ‎(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距x＝________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．‎ ‎【答案】(1)0.02 s　(2)0.70 cm(0.68 cm～0.72 cm均可)　0.100 m/s ‎【解析】毫米刻度尺的精确度为0.1 mm，故A、B间的距离为1.70 cm－1.00 cm＝0.70 cm，vC＝＝ m/s＝0.100 m/s.‎ ‎8．“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50‎ ‎ Hz)，得到如图K5－2所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是(　　)‎ 图K5－2‎ A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍 C．从纸带可求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s ‎【答案】C　【解析】中间时刻瞬时速度等于全程的平均速度，所以vB＝，选项C正确；x6－x1＝5(x2－x1)，选项B错误；相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，选项D错误；按照实验要求应该先接通电源再放开纸带，选项A错误．‎ ‎9．一个小球沿斜面向下运动，用每间隔 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图K5－3所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为 s，测得小球在几个连续相等时间内的位移(数据见表)，则 ‎ ‎ ‎ ‎ 图K5－3‎ x1(cm)‎ x2(cm)‎ x3(cm)‎ x4(cm)‎ ‎8.20‎ ‎9.30‎ ‎10.40‎ ‎11.50‎ ‎(1)小球在相邻相等时间内的位移差______(填“相等”或“不相等”)，小球的运动性质属______直线运动．‎ ‎(2)有甲、乙两同学计算小球加速度的方法如下：‎ 甲同学：a1＝，a2＝，a3＝，a＝ 乙同学：a1＝，a2＝，a＝ 你认为甲、乙中哪位同学的计算方法较准确？______，加速度值为________________．‎ ‎【答案】(1)相等　 匀加速(匀变速)　(2)乙同学　1.10 m/s2‎ ‎10．在“研究匀变速直线运动的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz，记录小车做匀变速运动的纸带如图K5－4所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有4个点未画出，其他各点到A点的距离依次是2.00 cm、5.00 cm、9.00 cm、14.00 cm、20.00 cm.‎ 图K5－4‎ ‎(1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB＝____ m/s，C、E间的平均速度为________m/s; ‎ ‎(2)以打B点时为计时起点，建立v－t坐标系如图K5－5所示，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线；‎ ‎(3)根据图线可得小车运动的加速度为______m/s2.‎ ‎ ‎ ‎ 图K5－5‎ ‎【答案】(1)0.25　 0.45　(2)如图所示　(3)1.00‎ ‎11．某同学用如图K5－6所示的实验装置研究小车在斜面上的运动．‎ 实验步骤如下：‎ 图K5－6‎ 图K5－7‎ ‎①安装好实验器材．‎ ‎②接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带．舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图K5－7中0、1、2……6所示．‎ ‎③测量1、2、3……6计数点到0计数点的距离，分别记作：x1、x2、x3……x6.‎ ‎④通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动．‎ ‎⑤分别计算出x1、x2、x3……x6与对应时间的比值、、…….‎ ‎⑥以为纵坐标、t为横坐标，标出与对应时间t的坐标点，画出－t图线．‎ 结合上述实验步骤，请你完成下列任务：‎ ‎(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有______和______．(填选项代号)‎ A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺　　　　　　D．秒表 E．天平 F．重锤 ‎(2)将最小刻度为1 mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图K5－8所示，则x2＝______ cm，x5＝_______ cm.‎ 图K5－8‎ ‎(3)该同学在图K5－9中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出－t图线．‎ 图K5－9‎ ‎(4)根据－t图判断，在打0计数点时，小车的速度v0＝____m/s；它在斜面上运动的加速度a＝____m/s2.‎ ‎【答案】(1)A　C　(2) 2.98(2.97～2.99均可)　13.20(13.19～13.21均可)　(3)如图所示 ‎(4)0.18(0.16～0.20均可)　4.80(4.50～5.10均可)‎ ‎12．做匀速直线运动的小车，牵引一条通过 打点计时器的纸带，交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图K5－10所示．每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中．‎ ‎(1)仔细研究图象，找出小车在相邻时间内位移存在的关系；‎ ‎(2)设Δt＝0.1 s，请画出该小车的v－t图象；‎ ‎(3)根据图象求其加速度．‎ ‎ ‎ 图K5－10‎ ‎【答案】(1)相邻相等时间内的位移差相等 ‎(2)如图所示　(3)0.800 m/s2‎ ‎【解析】(1)由图中所标纸带每段位移的大小，可知在相邻相等时间内的位移差相等，可近似认为Δy＝8 mm；‎ ‎(2)把图中的x轴作为时间轴，以纸带的宽度表示相等的时间间隔T＝0. 1 s，每段纸带最上端中点对应v轴上的速度恰好表示每段时间的中间时刻的瞬时速度，即vn＝；因此可以用纸带的长度表示每小段时间中间时刻的瞬时速度，将纸带上端中间各点连接起来，可得到v－t图象，如图所示．‎ ‎(3)利用图象求斜率或用Δy＝aT2均可以求得小车加速度a＝0.800 m/s2. ‎ ‎13．一小球在桌面上做匀加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球运动过程中在每次曝光时的位置，并将小球的位置编号，得到的照片如图K5－11所示．由于底片保管不当，其中位置4处被污损．若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为1 s，则利用该照片可求出：小球运动的加速度约为______m/s2.位置4对应的速度为______m/s，能求出4的具体位置吗？______.求解方法是：‎ ‎________________________________________________________________________(不要求计算，但要说明过程)．‎ 图K5－11‎ ‎【答案】3.0×10－2(2.8×10－2～3.1×10－2均可)　9.0×10－2　能 利用(x6－x4)－(x4－x2)＝4aT2可求出x4的具体位置(其他合理方法均可)‎ ‎14.在“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz)得到如图1－4－6所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是(　　)‎ 图1－4－6‎ A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍 C．从纸带可求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s ‎【解析】　中间时刻的瞬时速度等于全程的平均速度，所以vB＝，C正确；s6－s1＝5(s2－s1)，所以B错误；相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，D错误；按照实验要求应该先接通电源再放开纸带，所以A错误．‎ ‎【答案】　C ‎15．某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50 Hz，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1－4－7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＝16.6 mm、sB＝126.5 mm、sD＝624.5 mm.‎ 图1－4－7‎ 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(取2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) ‎16．在研究匀变速直线运动的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz.‎ ‎(1)某同学在实验过程中得到了在不同拉力下的A、B、C、D等几条较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5…，图1－4－8甲是A纸带上的一部分，图1－4－8乙、丙、丁三段纸带分别是从三条不同纸带上撕下的．‎ ‎①在乙、丙、丁三段纸带中，属于纸带A的是________．‎ ‎②打纸带A时，小车的加速度大小是________m/s2.‎ ‎③打点计时器打纸带A中的1号计数点时小车的速度为________m/s.‎ 甲　　　　　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　　　　丁 图1－4－8‎ ‎(2)该同学在打A纸带时，不知道所使用的交流电源的实际频率已超过50 Hz，那么，他计算出来的加速度值________真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)．‎ ‎【解析】　(1)根据做匀变速直线运动的物体在连续相等时间内的位移差为恒量这一特点，可确定属于纸带A的是丙．由Δs＝aT2，代入数据解得a＝3.11 m/s2.v1＝ m/s＝0.46 m/s.‎ ‎(2)由Δs＝aT2得a＝，当交流电源的频率变大时计算出来的加速度度值小于真实值．‎ ‎【答案】　(1)①丙　②3.11　③0.46　(2)小于 ‎ ‎17．利用图1－4－9所示的装置可以研究自由落体运动．实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落．打点计时器会在纸带上打出一系列的小点．‎ 图1－4－9‎ ‎(1)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有(　　)‎ A．天平　　　B．秒表　　　C．米尺 ‎(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：____________________________.‎ ‎【答案】　(1)C　(2)打点计时器与纸带之间存在摩擦(其他合理答案同样对) ‎ ‎18．如图1－4－10所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔T＝0.1 s.‎ 图1－4－10‎ ‎(1)在图1－4－11所示的坐标系中作出小车的v－t图线．‎ 图1－4－11‎ ‎(2)将图线延长与纵轴相交，交点的速度大小是______ cm/s，此速度的物理意义是_________________________．‎ ‎【解析】　(1)应用vn＝，求出各计数点B、C、D、E、F对应的速度为vB＝16.50 cm/s，v C＝21.40 cm/s，vD＝26.30 cm/s，vE＝31.35 cm/s，vF＝36.30 cm/s，在v－t坐标系中描点，连线如图所示．‎ ‎(2)由图中可以读出，图线与纵轴交点的速度大小为11.60 cm/s，此速度表示A点的瞬时速度．‎ ‎【答案】　(1)见解析 ‎ ‎(2)11.60　表示A点的瞬时速度 ‎19．利用图1－4－12所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值，所得数据如表所示．‎ 图1－4－12‎ x(m) ‎ ‎0.500‎ ‎0.600‎ ‎0.700‎ ‎0.800‎ ‎0.900‎ ‎0.950‎ t(ms)‎ ‎292.9‎ ‎371.5‎ ‎452.3‎ ‎552.8‎ ‎673.8‎ ‎776.4‎ x/t(m/s)‎ ‎1.71‎ ‎1.62‎ ‎1.55‎ ‎1.45‎ ‎1.34‎ ‎1.22‎ 完成下列填空和作图：‎ ‎(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是________________；‎ ‎(2)根据表中给出的数据，在图1－4－13给出的坐标纸上画出－t图线；‎ 图1－4－13‎ ‎(3)由所画出的－t图线，得出滑块加速度的大小为a＝________m/s2(保留2位有效数字)．‎ ‎(3)由图线知斜率绝对值为k＝＝1.0，又从＝－at＋v1知，斜率的绝对值为a，故有a＝1.0，即a＝2.0 m/s2.‎ ‎【答案】　(1)＝－at＋v1或x＝－at2＋v1t ‎(2)见解析图　(3)2.0(1.8～2.2范围内均正确)‎ ‎ ‎