2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：4 研究匀变速直线运动 8页

www.ks5u.com 规范演练4　研究匀变速直线运动 ‎1．某人用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．安装调整好实验器材后，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，取几个计数点，如图乙中a、b、c、d、e点．测出x1、x2、x3、x4.结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：‎ ‎(1)(多选)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列器材中，必须使用的有________(填选项前字母)．‎ A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．秒表 D．刻度尺 E．天平 F．重锤 G．弹簧测力计 ‎(2)(多选)实验操作中，下列选项合理的是(　　)‎ A．先通电，后释放小车 B．先释放小车，后通电 C．本实验需要垫高长木板一端以平衡摩擦力 D．本实验不需要垫高长木板一端以平衡摩擦力 ‎(3)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是________，已知打点计时器所用交流电源频率为50 Hz，刻度尺测得相邻各点间的距离为x1＝3.62 cm，x2＝4.75 cm，x3＝5.88 cm，x4＝7.01 cm，小车的加速度是______________m/s2(计算结果保留三位有效数字)．‎ ‎(4)如果实际电源频率低于50 Hz，则加速度的计算结果比实际________(选填“偏大”“不影响”或“偏小”)．‎ 解析：(1)本实验用到了打点计时器，那么就应该配备交流电源，这样才可以在纸带上周期性地打点，又因为要测量两点之间的距离，所以还会用到测量工具即刻度尺．‎ ‎(2)为了充分合理利用纸带，应该先打开电源，然后再释放小车，因为本实验是研究匀变速直线运动，只要运动中加速度恒定即可，所以没有必要平衡摩擦力．‎ ‎(3)由于小车做匀加速运动，所以相邻相等时间内的位移差是恒定的，由Δx＝at2得x2－x1＝x3－x2，小车的加速度a＝，代入数据可得a＝1.13 m/s2.‎ ‎(4)如果实际电源频率低于50 Hz，则周期偏大，计算时还用0.02 s，计算用的周期偏小，由a＝，得测得的加速度偏大. ‎ 答案：(1)AD　(2)AD　(3)x2－x1＝x1－x2　1.13　(4)偏大 ‎2．(2019·烟台期中)如图所示为某实验小组研究匀变速直线运动所得的一条纸带，已知所用电源的频率为50 Hz，纸带上的计数点为每5个点取一个计数点，则可知相邻两计数点间的时间间隔Δt＝________s ‎，若测得计数点0和1之间的距离为1.20 cm，计数点5、6之间的距离为4.70 cm，则可求得加速度a＝______m/s2.‎ 解析：相邻两计数点的时间间隔Δt＝5×0.02 s＝0.10 s．根据Δx＝aT2可解得 a＝＝ m/s2＝0.70 m/s2.‎ 答案：0.10　0.70‎ ‎3．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动．‎ ‎(1)实验中，必要的措施是________．‎ 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 ‎(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)．s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.则小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s(计算结果均保留两位有效数字)．‎ 解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则，小车受力会发生变化，选项A正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无需保证小车质量远大于钩码的质量，选项C错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无需平衡摩擦力，选项D错误．‎ ‎(2)由s4－s1＝3aT2、 s5－s2＝3aT2、s6－s3＝3aT2知加速度a＝＝0.80 m/s2‎ 打B点时小车的速度vB＝＝0.40 m/s.‎ 答案：(1)AB　(2)0.80　0.40‎ ‎4．(2019·赣州模拟)某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究小车做匀变速直线运动的规律，打点计时器工作频率为50 Hz.图乙是实验中得到的一条较理想的纸带，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s.‎ 甲 乙 丙 通过计算已经得出了打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，以A点为计时起点，通过描点连线得到了如图丙所示的图象．试分析下列问题：‎ ‎(1)打点计时器打E点时小车的瞬时速度vE＝________m/s(保留三位有效数字)．‎ ‎(2)小车运动的加速度为a＝________m/s2 (保留两位有效数字)．‎ ‎(3)打点计时器打下A点时的速度为vA＝________m/s(保留三位有效数字)．‎ 解析：(1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知，vE＝＝ m/s＝0.640 m/s.‎ ‎(2)在v-t图象中，图线的斜率表示加速度的大小，则 a＝ m/s2＝0.80 m/s2.‎ ‎(3)根据速度公式vE＝vA＋at，解得vA＝vE－at＝0.640 m/s－0.80×0.4 m/s＝0.320 m/s. ‎ 答案：(1)0.640　(2)0.80　(3)0.320‎ ‎5．(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30 s内共滴下46个小水滴)‎ 图(a)‎ 图(b)‎ ‎(1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(选填“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)．‎ 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＝ s≈0.67 s，‎ 小车运动到A点位置时的瞬时速度 vA＝＝ m/s≈0.19 m/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＝＝‎ m/s2≈－0.037 m/s2.‎ 因此加速度的大小为0.037 m/s2.‎ 答案：(1)从右向左　(2)0.19　0.037‎ ‎6．(2019·大连模拟)某探究小组为了测定重力加速度，设计了如图甲所示的实验装置，“工”形挡光片悬挂于光电门的正上方，释放挡光片后，“工”形挡光片竖直下落，它的两臂A、B依次通过光电门，光电计时器记录A、B分别通过光电门的时间．‎ ‎　　　 甲　　　　　　　乙 ‎(1)用图乙游标卡尺测量“工”形挡光片的两臂A、B的宽度d1和d2，某次用20分度的游标卡尺测量A的宽度d1时如图乙所示，则臂A的宽度d1为________mm.‎ ‎(2)若计时器显示臂A、B通过光电门的时间分别为t1和t2，则臂A、B通过光电门的速度表达式分别为________，________．‎ ‎(3)若测得臂A、B之间的距离为L(L远大于d1、d2)，用以上测量量表示当地重力加速度的表达式为g＝______________________.‎ 解析：(1)游标卡尺的主尺读数为3 mm，游标尺读数为0.05×7 mm＝0.35 mm，则最终读数为3.35 mm.‎ ‎(2)极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小，可知臂A通过光电门的速度vA＝，同理vB＝.‎ ‎(3)根据速度位移公式得，v－v＝2gL，‎ 解得g＝＝.‎ 答案：(1)3.35　(2)　　(3)