2024年高考物理第一轮复习讲义：第一章 实验一　探究小车速度随时间变化的规律

1．(2022·山东平度高三检测)实验课上同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀加速直线运动的规律。其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示。图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点，在纸带上选定的相邻两个计数点之间还有四个计时点没有画出。

(1)打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则相邻两个计数点间的时间间隔为________s。

(2)纸带的________(选填“左”或“右”)端与小车相连接。

(3)由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度大小是________ m/s，小车运动的加速度大小是________ m/s2。(计算结果均保留两位有效数字)

解析：(1)由于相邻两个计数点之间还有四个计时点没有画出，故相邻两个计数点间的时间间隔为T＝0.1 s。

(2)由于小车带着纸带做匀加速直线运动，连续相同时间内位移增大，应是纸带的左端与小车相连。

(3)打下C点时，小车运动的速度大小为vC＝＝0.96 m/s；

由逐差法可得，小车运动的加速度大小为a＝≈2.4 m/s2。

答案：(1)0.1　(2)左　(3)0.96　2.4

2．(2022·山东聊城高三检测)小华同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图甲所示的一条纸带(每两个点间还有四个点没有画出)。打点计时器的电源频率为50 Hz。

(1)根据纸带上的数据，计算打E点时小车的瞬时速度并填入表中。

(2)小华同学根据实验数据在图乙中画出了小车运动的v-t图像。请你根据v-t图像判断出小车做的是________(填写序号)。

A．匀速直线运动

B．匀变速直线运动

C．非匀变速直线运动

(3)小红同学用以下方法绘制了小车运动的v-t图像：

第一，先把纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条；

第二，再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间；

第三，将纸条上端中心连起来，于是得到v-t图像。

这样做________(选填“可行”或“不可行”)，简要说明其理由___________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)相邻两计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，则打E点时小车的速度vE＝＝ m/s＝1.39 m/s。

(2)根据v-t图像可知小车做的是匀变速直线运动，故选B。

(3)该做法是可行的；因为剪断的纸带所用的时间都是t＝0.1 s，即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此段纸带对应的平均速度之比，而此段纸带对应的平均速度等于这段纸带对应的中间时刻的速度，即纸带的长度之比等于中间时刻的速度之比，因此该做法是合理的。

答案：(1)1.39　(2)B　(3)可行　见解析

3．某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。

实验步骤如下：

①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近，将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；

③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示]，表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出；

④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；

⑤多次重复步骤④；

⑥利用实验中得到的数据作出-Δt图，如图(c)所示。

完成下列填空。

(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和Δt的关系式为 ＝________。

(2)由图(c)可求得vA＝_______ cm/s，a＝_______ cm/s2。(结果均保留三位有效数字)

解析：(1)设挡光片末端到达光电门的速度为v，则由速度与时间关系可知v＝vA＋aΔt，又＝，

联立解得＝vA＋aΔt。

(2)由＝vA＋aΔt结合题图(c)可知，图线与纵轴交点的坐标即为vA，vA＝52.1 cm/s，图线的斜率

k＝a＝ cm/s2≈8.28 cm/s2，

即a≈16.6 cm/s2。

答案：(1)vA＋aΔt　(2)52.1　16.6