新教材2022版高考物理人教版一轮总复习训练：实验1　探究小车速度随时间变化的规律

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1．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，如图甲所示。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，图乙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)
(1)由图乙可知，小车在桌面上是______________(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的。
(2)该小组同学根据图乙的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图乙中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2位有效数字)
解析：(1)轻推小车后，小车在桌面上做减速运动，桌面上“水滴”间的距离应逐渐减小，故小车的运动方向是从右向左。
(2)相邻两水滴间的时间间隔为t＝ eq \f(30,45) s＝ eq \f(2,3) s，小车运动到A点位置时的速度大小为vA＝ eq \f(x3＋x2,2t)＝ eq \f(（117＋133）×10－3,2×\f(2,3)) m/s＝0.19 m/s；小车运动的加速度大小为a＝ eq \f(|（x5＋x4）－（x2＋x1）|,6t2)＝0.038 m/s2。
答案：(1)从右向左 (2)0.19 0.038
2．小明同学在家自主开展实验探究，他用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。
(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________。
(2)下列主要操作步骤的正确顺序是________。(填写各步骤前的序号)
①把刻度尺竖直固定在墙上
②捏住小球，从刻度尺旁由静止释放
③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置
④打开手机摄像功能，开始摄像
(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度尺如图乙所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 eq \f(1,6) s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为________ m/s2。
(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，________(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。
解析：(1)要测量当地的重力加速度需要尽量减小空气阻力的影响，所以密度大、体积小的小钢球最适合。
(2)要完成实验首先应该将刻度尺竖直固定在墙上，安装好三脚架，调整好手机摄像头的位置；因为下落时间很短，所以一定要先打开摄像头开始摄像，然后再将小球从刻度尺旁由静止释放，故顺序为①③④②。
(3)由题图乙读出小球所在位置的刻度分别为 2.50 cm、26.50 cm、77.20 cm；小球做自由落体运动，根据Δx＝gT2可得g＝ eq \f(Δx,T2)＝ eq \f(（77.20－26.50）×10－2－（26.50－2.50）×10－2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,6)))2)m/s2＝9.61 m/s2。
(4)因为就算小球偏离了竖直方向，但是小球在竖直方向上的运动依然是自由落体运动，对实验结果无影响，故仍能用前面的方法测量重力加速度。
答案：(1)小钢球 (2)①③④② (3)9.61(9.50～9.70均可) (4)仍能
3．(2019·全国卷Ⅱ)如图甲所示，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、频率为50 Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题：
甲
(1)铁块与木板间的动摩擦因数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，如图乙所示。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9.8 m/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)。
乙
解析：(1)由mg sin θ－μmg cs θ＝ma
解得μ＝ eq \f(g sin θ－a,g cs θ)。①
(2)由逐差法有a＝ eq \f(xⅡ－xⅠ,9T2)，由题图乙得xⅡ＝(76.39－31.83)×10－2 m＝44.56×10－2 m，T＝0.10 s，xⅠ＝(31.83－5.00)×10－2 m＝26.83×10－2 m，故
a＝ eq \f(44.56×10－2－26.83×10－2,9×10－2) m/s2＝1.97 m/s2
代入①式得μ＝ eq \f(9.8×\f(1,2)－1.97,9.8×\f(\r(3),2))＝0.35。
答案：(1) eq \f(g sin θ－a,g cs θ) (2)0.35
4．(2019·全国卷Ⅲ)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0.1 s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＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g＝______m/s2。(结果保留2位有效数字)
解析：(1)此实验用数码相机代替打点计时器，故实验原理是相同的，仍然需用米尺来测量点与点之间的距离，故选A。
(2)将米尺竖直放置，小球靠近米尺下落，从照片上直接读出小球下落的距离。
(3)根据Δx＝gT2，得重力加速度的大小
g＝ eq \f(bc－ab,T2)＝ eq \f(（ac－ab）－ab,T2)
＝ eq \f(（58.7－24.5－24.5）×10－2,0.12) m/s2
＝9.7 m/s2。
答案：(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