2022届高考物理一轮复习专题11实验：研究匀变速直线运动练习含解析

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2．如图(a)，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等．回答下列问题：
(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)
(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°.接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示．图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出).重力加速度为9.80m/s2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为______________(结果保留2位小数).
3．甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间．实验步骤如下：
(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺．
(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子．若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为________(用L、L1和g表示).
(3)已知当地的重力加速度大小为g＝9.80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm.乙的反应时间为________s．(结果保留2位有效数字)
(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：
__________________________________________．
4．甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验．实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照．已知相机每间隔0.1s拍1幅照片．
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是__________．(填正确答案标号)
A．米尺 B．秒表 C．光电门 D．天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法．
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5cm、ac＝58.7cm，则该地的重力加速度大小为g＝__________m/s2.(保留2位有效数字)
5．[2021·重庆市南开中学月考]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1).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，计时器将重新开始计时．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2所示，其值为________mm.
(2)该同学利用vAB＝eq \f(AB,t1)及vAC＝eq \f(AC,t1＋t2)，求出vAB、vAC，再利用测量的时间t1和t2，可得到重力加速度的表达式为________(用vAB，vAC及给出的时间表示)；若狭缝宽度不能忽略，则测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)
6．[2021·陕西黄陵中学高新部模拟]某实验小组在暗室中用图甲所示的装置做“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)实验中第一次看到一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率等于____________．
(2)实验中第一次观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30Hz，某同学读出其中比较圆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.(结果保留三位有效数字)
(3)造成该实验系统误差的原因可能有________(答出一条即可).
专题11 实验：研究匀变速直线运动
1．A 0.233 0.75
2．(1)eq \f(gsinθ－a,gcsθ) (2)0.35
3．(2) eq \r(\f(2（L－L1）,g)) (3)0.20
(4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子
4．(1)A (2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺 (3)9.7
解析：本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算，考查了学生的实验能力，体现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素，渗透了科技进步的价值观念．
(1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定，不需要秒表与光电门.本实验中不需要测量小球的质量，故不需要天平.但需测量小球下落的距离，故需要米尺．
(2)由于不知照相机的放大倍数，故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际下落距离，所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中.因小球做自由落体运动，故米尺只能竖直放置．
(3)由Δx＝gT2得当地的重力加速度的大小为g＝eq \f(Δx,T2)＝eq \f(（0.587－0.245）－0.245,0.12)m/s2＝9.7m/s2.
5．(1)74.3 (2)eq \f(2（vAC－vAB）,t2) 偏大
解析：(1)游标卡尺的主尺读数为74mm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.1×3mm＝0.3mm，所以最终读数为：74mm＋0.3mm＝74.3mm.
(2)该同学利用vAB＝eq \f(AB,t1)，vAC＝eq \f(AC,t1＋t2)，根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度表示钢条运动的中间时刻瞬时速度，重力加速度为g＝eq \f(vAC－vAB,\f(t1＋t2,2)－\f(t1,2))＝eq \f(2（vAC－vAB）,t2).若狭缝宽度不能忽略，A到C′的实际时间大于t1＋t2.所以测量得到的重力加速度值比其真实值偏大．
6．(1)水滴滴落的频率 (2)9.72 2.28 (3)空气阻力的影响
解析：(1)频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，则每滴下来一滴水时，频闪仪都在相同的位置记录，故可看到一串仿佛固定不动的水滴．
(2)s7－s6＝19.30cm－13.43cm＝5.87cm, s8－s7＝26.39cm－19.30cm＝7.09cm，s9－s8＝34.48cm－26.39cm＝8.09cm，s10－s9＝43.67cm－34.48cm＝9.19cm，由逐差法可得g＝eq \f(0.0919＋0.0809－0.0587－0.0709,4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,30)))\s\up12(2))m/s2＝9.72m/s2.
第8个水滴的速度为v8＝eq \f(s9－s7,2T)＝eq \f(0.3448－0.1930,2×\f(1,30))m/s≈2.28m/s.
(3)造成该实验系统误差的原因可能有空气阻力的影响．