高考物理复习特训考点一运动的描述匀变速直线运动第7练实验：探究匀变速直线运动的特点含解析

第7练　实验：探究匀变速直线运动的特点　

（时间　15分钟）

1．[2021·湖南适应性考试]某同学利用滑块在气垫导轨上的运动测量当地的重力加速度．如图(a)所示，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、数字计时器、光电门等．导轨下方两支点间的距离为l.实验步骤如下：

(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当光电门A记录的遮光时间________(选填“大于”“小于”或“等于”)光电门B记录的遮光时间时，可认为气垫导轨水平；

(2)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图(b)所示，d＝________ cm；

(3)在导轨左支点下加一高度为h的垫块，让滑块从导轨顶端滑下，记录遮光片经过A、B两光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12，可求出重力加速度g＝________(用题中给出的物理量符号表示)；

(4)分析实验结果发现，重力加速度的测量值比该地的实际值偏小，写出一条产生这一结果的可能原因________．

2．物理小组的同学利用如图甲所示的装置研究匀变速直线运动．

(1)下列操作必要的是________．

  A．把木板右端适当垫高，以平衡摩擦力

  B．调节滑轮的高度，使细线与木板平行

  C．小车的质量要远大于钩码的质量

  D．实验时要先接通打点计时器电源再释放小车

(2)打点计时器接频率为50 Hz的交流电，规范进行实验操作，得到如图乙所示的一条纸带，小组的同学在纸带上每5个点选取1个计数点，依次标记为A、B、C、D、E.测量时发现B点已模糊不清，于是他们测得AC长14.56 cm，CD长11.15 cm，DE长13.73 cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为________ m/s，小车运动的加速度大小为________ m/s2，AB的长应为________ cm.(保留3位有效数字)

(3)如果当时电网中的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，不考虑其他实验误差，那么小车加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

3．某物理小组利用DIS装置测定当地的重力加速度g，实验装置如图甲所示．在铁架台上安装有两个光电门(与数据采集器和计算机的连接均未画出)，光电门A固定，光电门B的位置可上下移动，实验前调整两光电门的位置，使小铁球沿图甲中虚线通过两光电门．

(1)用游标卡尺测量小铁球的直径，测量结果如图乙所示，可知其直径D＝________mm.

(2)在小铁球自由下落过程中，小组成员用计时装置测出小铁球通过光电门A时的遮光时间为ΔtA，并用小铁球通过光电门的平均速度表示小铁球球心通过光电门的瞬时速度，则小铁球通过光电门A的瞬时速度为vA＝________．(用实验中测得的物理量符号表示)

(3)光电门A的位置不变，小组成员多次改变并测出光电门B到光电门A之间的距离h，实验时使小铁球每次从同一位置无初速度释放．根据每次小铁球通过光电门B时的遮光时间，计算出小铁球经过光电门B时对应的速度vB，在坐标系中作出v与h的关系图线，如图丙所示，则当地的重力加速度g＝________m/s2(结果保留3位有效数字).

第7练　实验：探究匀变速直线运动的特点

1．答案：（1）等于　（2）0.304　（3）　（4）测量的遮光片宽度d偏小（或测量的运动时间t12偏大）

解析：（1）调节气垫导轨水平后，轻推滑块，滑块能做匀速直线运动，则滑块通过两光电门的时间应相等．（2）50分度的游标卡尺的精确度为0.02 mm，则遮光片宽度为d＝3 mm＋2×0.02 mm＝3.04 mm＝0.304 cm.（3）滑块经过两光电门的时间较短，其平均速度可认为是经过两位置时的瞬时速度，有vA＝，vB＝；滑块做匀加速直线运动，有vB＝vA＋at12；而对滑块由牛顿第二定律有a＝g sin α＝g·（其中α为导轨倾角），联立各式解得重力加速度为g＝.（4）根据重力加速度的测量公式g＝分析，测量值偏小，可能的原因有测量的遮光片宽度d偏小、测量的运动时间t12偏大等．

2．答案：（1）BD　（2）0.986　2.58　5.99　（3）不变

解析：（1）在研究匀变速直线运动的实验中，只要小车做匀变速直线运动即可，不需要平衡摩擦力和使小车的质量远大于钩码的质量，但要保证细线与木板平行，否则小车做的就不是匀变速直线运动，实验开始时小车要靠近打点计时器，先接通电源再释放小车，故BD正确．（2）由题意得，vC＝＝×10－2 m/s＝0.986 m/s，a＝＝2.58 m/s2，由匀变速直线运动规律知xBC－xAB＝xDE－xCD＝（13.73－11.15） cm＝2.58 cm，又xBC＋xAB＝14.56 cm，联立解得xAB＝5.99 cm.（3）电压的大小影响点迹的清晰程度，但不影响实验结果．

3．答案：（1）9.50　（2）　（3）9.62

解析：（1）游标卡尺的精确度为＝0.05 mm，则小铁球直径D＝9 mm＋10×0.05 mm＝9.50 mm.（2）小铁球直径较小，经过光电门的平均速度近似等于瞬时速度，即vA＝.（3）根据速度与位移之间的关系可得v－v＝2gh，变形可得v＝2gh＋v，故v ­ h图像的斜率k＝2g＝ m/s2，解得g＝× m/s2＝9.62 m/s2.