专题05 实验 研究匀变速直线运动——2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

专题04  追及相遇问题

（时间：30分钟）

1．某同学按图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。

(1)图中仪器A使用220V______电源（选填“交流”或“直流”），释放小车前，小车应停在______（填“靠近”或“远离”）仪器A的位置；

(2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤：

A．松开纸带让物体带着纸带运动

B．穿好纸带

C．把计时器固定好

D．接通电源，进行打点

以上步骤的正确顺序是______。

【答案】  交流    靠近    CBDA

【解析】

(1)图中仪器A是电火花打点计时器，使用220V的交流电。

为了在纸带上打出更多的点，在释放小车前，小车应停在靠近仪器A的位置。

(2)使用打点计时器的基本步骤，首先，把计时器固定好，穿好纸带，然后接通电源，再松开纸带让物体带着纸带运动，在纸带上面就会打出一系列的点。故正确的操作步骤为CBDA。

2．如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带(纸带的左端先通过打点计时器)。从点痕的分布情况可以断定：纸带____是越来越快的，纸带____是开始越来越快，后来又越来越慢。若所用电源的频率是50Hz，图中纸带D，从A点到B点，历时________s，位移为______m，这段时间内纸带运动的平均速度是______m/s，AD段的平均速度是________m/s。

【答案】  B    D    0.04    0.27    6.75    7.875

【解析】

B纸带相邻两点间距离越来越大，则速度越来越大；

D纸带相邻两点间的距离先变大，后变小，说明速度先变大后变小，因此D纸带是开始越来越快，后来又越来越慢‘’

因为所用电源的频率是50Hz，则相邻两点间的时间间隔为0.02s，从A点到B点有两段时间间隔，所以时间为0.04s，位移为0.27m，这段时间的平均速度

AD段的位移为63 cm，即0.63m，所用时间为0.08s，则平均速度

3．取一根长空心铝管竖直放置，把一枚圆柱形小磁铁从铝管上端放入管口，磁铁的直径略小于铝管的内径。在磁铁的上端粘上一条纸带，提住纸带的上端，如图（a）所示。闭合电源开关，松开手指，打点计时器在纸带上记录下磁铁的运动情况如图（b）所示，其中O点为打出的第一个点；打下K点时，磁铁尚未穿过铝管。已知打点计时器所用交流电的频率为，纸带上标出的数值为相邻两计数点间的距离，每两个相邻计数点间还有1个点未画出，回答下列问题；

（1）在打下点的过程中，磁铁最大速度的大小是_______（保留3位有效数字）；

（2）在打下各点时，磁铁加速度最大时对应的点是________；

（3）在打下点的过程中，磁铁受到阻力大小的变化规律是______。

【答案】  0.330    A    一直增大

【解析】

(1)从H到K阶段，磁铁处于匀速下落阶段，已达到最大速度，满足

(2)由图中纸带可得，磁铁做加速度减小的加速运动，故A点加速度最大。

(3)由牛顿第二定律可得

由于加速度减小，故阻力越来越大。

4．某实验小组利用如图所示装置研究小车在斜面上的运动，实验开始时，小车静止在O点，两个光电门分别位于A、B两点。

(1)用刻度尺测得A、B两点处的光电门之间的距离x，小车由O点静止释放，下滑过程中依次通过A、B两点处的光电门，由数字计时器记录挡光片通过两个光电门之间的时间t。

(2)将光电门B向下移动一小段距离后，重新测得A、B两点处的光电门之间的距离，小车再次由O点静止释放，记录小车通过两个光电门之间的时间。重复以上步骤，得到若干组t和x的数值。

(3)在坐标中描点连线，得到一条倾斜的直线，其斜率大小为k，纵轴截距为b，则小车加速度为___________，小车通过光电门A的速度为___________。（用k、b表示）

【答案】  2k    b

【解析】

(3)根据 整理得，故斜率 ，纵轴截距 ，解得：

，

5．某同学用如图甲所示的装置测加速度。一端带有滑轮的长木板固定放置，在长木板上固定两个光电门A、B（光电门发出的激光的宽度不计），两个光电门中心间的距离为s。小物块上固定一宽度为d的挡光片，在重物的牵引下，小物块从木板的左端开始向右匀加速运动。

(1)首先使用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，则其读数为___________mm。

(2)某次实验中光电门记录的挡光时间分别为ΔtA和ΔtB，则小物块的加速度大小为___________（用本题中的字母表示），实验中加速度的测量值比真实值___________（填“偏大”“偏小”或“不偏”）。

【答案】  10.9        偏大

【解析】

(1)游标卡尺的主尺读数为10mm，游标尺的刻度第9个刻度与上边的刻度对齐，所以读数为

0.1×9=0.9mm

所以

d=10mm+0.9mm=10.9mm

(2) 设挡光片刚刚挡A时速度为，挡光片刚刚挡B时速度为,小物块的加速度大小为

小物块加速度的真实值为

故

因为

所以

6．某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，他将打点计时器接到频率为的交流电源上，实验时得到一条纸带如图所示，图中相邻的两个计数点间还有四个点未画出，测量时发现点已模糊不清，他只测得长为，长为，长为。

（1）根据题意可知，打出每个计数点所用时间为：（______）

A．        B．0.08s        C．0.1s        D．50s

（2）若小车是做匀变速直线运动，由该同学所测的实验数据，请你帮他求出：打点时小车的瞬时速度_______，小车的加速度_______，的距离为_______cm，打A点时小车的瞬时速度_______。（计算结果均保留三位有效数字）

【答案】  C    0.986    2.58    5.99    0.470

【解析】

(1)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s

故选C；

(2)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有

由逐差法可得，加速度大小为

由题意可知

则

的距离为

打A点时小车的瞬时速度

7．某实验小组用恒力拉动小车做匀加速直线运动，通过打点计时器得到一条能记录小车运动情况的纸带，每隔四个点取一个计数点，测量数据如图所示（结果均保留三位有效数字）。

(1)根据逐差法计算得加速度___________；

(2)B点的瞬时速度___________；

(3)若实验时，交流电的实际频率为，则测量出的加速度___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【答案】  12.6m/s2    1.38m/s    偏大

【解析】

(1)每隔四个点取一个计数点，则T=0.1s，根据

可得

(2)B点的瞬时速度

(3)若实验时，交流电的实际频率为，打点周期变大，而计算时仍按50Hz计算，则测量出的加速度偏大。

8．如图所示的实验装置可以用来测量滑块与长木板之间的动摩擦因数。长木板固定在水平桌面上，甲、乙是两个光电门，光电门与光电计时器相连（图中未画出），可以记录滑块通过光电门的时间。长木板左端有一弹簧，将弹簧从压缩状态释放，带有遮光片的沿块被弹簧弹出，滑块经过光电门甲的时候已经与弹簧脱离。已知当地重力加速度为g。

(1)在某次实验过程中，测得滑块经过光电门甲、乙的时间分别为t1和t2，要测出滑块与长木板之间的动摩擦因数μ，还需要测量出___________ 以及 ___________。（用文字和字母表示）

(2)滑块与长木板之间的动摩擦因数表达式为μ= ___________。（用测量的物理量的字母表示）

【答案】  遮光片宽度d    两光电门之间的距离L   

【解析】

(1)滑块减速经过两光电门时，根据运动学公式

其中

，

因此还需要测出：遮光片宽度d、两光电门之间的距离L。

(2)由以上关系式解得

9．某实验小组用如图1所示装置做“研究匀变速直线运动”实验打点计时器所接交流电的频率为50Hz。

（1）实验必须做到的是______。

A．钩码的质量远小于小车的质量

B．垫高长木板没有定滑轮的一端，平衡摩擦力

C．小车释放前靠近打点计时器

D．连接小车的细绳平行于长木板

（2）调节好实验装置，进行正确操作，打出的纸带如图2所示，在纸带上取计数点D、A、B、C、D，相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，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）。

【答案】  CD    0.96    2.4

【解析】

(1)AB做“研究匀变速直线运动”实验不需要平衡摩擦力，而且小车合外力也不用钩码的重力来表示，所以钩码的质量不需要远小于小车的质量，则AB错误；

C．小车释放前必须要靠近打点计时器，这样子才保证纸带上能打出更多的点，小车运动位移测量误差才不大，所以C正确；

D．为了保证小车做匀变速动动，连接小车的细绳必须平行于长木板，所以D正确；

故选CD。

(2)根据平均速度表示中间时刻的瞬时速度则有C点时小车运动的速度大小为

利用逐差法可得小车运动的加速度大小为

10．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。

(1)实验过程中，下列做法正确的是______；

A．先接通电，再使纸带运动            B．先使纸带运动，再接通电

C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处    D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处

(2)从实验装置看，该同学所用的是电压为220V的______（填“交流”或“直流”）电；

(3)打点计时器的打点周期为______s；

(4)计数点5对应的速度大小为______m/s；（保留两位有效数字）

(5)物块减速运动过程中加速度的大小为a=______m/s2。（保留两位有效数字）

【答案】  AD    交流    0.02    1.0    2.0

【解析】

(1)AB．为了有效地使用纸带，应先接通电源，再释放纸带。故A正确，B错误；

CD．实验时，为了提高纸带的利用率，应将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处。故C错误，D正确。

故选AD。

(2)打点计时器是使用交流电源的计时仪器，故该同学所用的是电压为的交流电。

(3)当电源的频率为时，它每隔

打一次点。

(4)每5个点取1个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔，根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得

(5)利用可求加速度的大小为

11．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带，如图甲所示，并在其上选取A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点在图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源。

(1)设电火花计时器的打点周期为T，计算打下F点时物体的瞬时速度vF的表达式为vF＝______；

(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表所示。以A点对应的时刻为t＝0时刻，试在如图乙所示坐标系中作出物体的v­t图像______，并利用该图像求出物体的加速度大小a＝______m/s2(计算结果保留一位有效数字)；

(3)计数点A对应的速度大小是______m/s(计算结果保留一位有效数字)；

(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比______ (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

【答案】          0.4    0.1    不变

【解析】

(1)匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故打下F点时物体的瞬时速度vF的表达式为

(2)根据图中数据描点连线，如下图。

由v­t图像可知，该图线的斜率为物体的加速度大小，即

(3)由v­t图像可知，计数点A对应的速度大小为0.1 m/s。

(4)若当时电网中交变电流的电压变成210V，对打点的时间间隔无影响，则加速度的测量值与实际值相比不变。

12．某同学用打点计时器测量做匀变速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm。

根据以上信息回答：

①电火花打点计时器的工作电压是：___________流___________V；

②相邻两个计数点的时间间隔T为___________s；

③打C点时物体的速度大小为___________m/s；（取2位有效数字）

④设AB之间的距离为XAB，CD之间的距离为XCD，相邻计数点之间的时间间隔为T，则物体加速度a的表达式为___________（用XAB、XCD和T表示），由题目数据可得加速度大小为___________m/s2；（取2位有效数字）

⑤根据匀变速直线运动的特点可以推测C点到零点的距离是（______）

A．263.5mm                B．329.1mm

C．412.5mm                D．502.4mm

【答案】  交    220    0.02    2.5        9.3    B

【解析】

① 电火花打点计时器的工作电压是交流220V。

② 电源频率f=50Hz，所以打点周期为0.02s。

③ 打C点时物体的速度大小为

④根据位移加速度公式得

根据公式有

，

两式相加得

解得

⑤根据位移时间公式得

所以C点到零点的距离是

故选B。