高考物理一轮复习课后练习03 实验 研究匀变速直线运动（含答案解析）

2020版高考物理 全程复习课后练习03

实验：研究匀变速直线运动

A．220 V的交流电

B．6 V以下的交流电

C．220 V的直流电

D．6 V以下的直流电

(2)实验中打点计时器每隔0.02 s打一个点，打出的纸带如图所示，则可大致判断小车做________(选填“匀速”或“匀变速”)直线运动，这是因为______________；计算小车的加速度大小a=________m/s2(保留两位有效数字)．

3.某次“测定重力加速度”的实验中，得到了一条较为理想的纸带．纸带上取5个计数点，且两相邻计数点的时间间隔为0.1 s，依打点先后标为0、1、2、3、4，由于不小心，纸带被撕断了，其中部分纸带如图所示．

(1)在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应该是________(填字母)．纸带A上，打点1时重物的速度为______m/s(结果保留三位有效数字)．当地的重力加速度大小为___________m/s2(结果保留三位有效数字)．

(2)如果当时交流电的频率f>50 Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的重力加速度值与真实值相比__________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)．

(1)电火花计时器的工作电源是________(填“交流电”或“直流电”)，电源电压是________V.

(2)关于打点计时器的时间间隔，下列是四位同学各自发表的看法，其中正确的是________．

A．电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短

B．纸带速度越大，每打两个点的时间间隔就越短

C．打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定

D．如果电源为直流电源，打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变

(3)计算出打下点4时小车的瞬时速度为v4=________，小车的加速度为a=________.(计算结果保留三位有效数字)

5.如图所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．

(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．

(2)A、B、C、D是纸带上4个计数点，每两个相邻计数点间有4个点没有画出．从图中读出A、B两点间距x=________；C点对应的速度是________(结果保留三位有效数字)．

(1)某同学操作实验步骤如下，有错误或不需要的步骤是________(填写字母)．

A．将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路

B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔

C．适当抬高长木板的左端，在不挂钩码的情况下，轻推小车，小车能匀速运动

D．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码

E．将小车移至靠近打点计时器处

F．先释放纸带，再接通打点计时器

(2)用毫米刻度尺测量得到图乙中A点与其他计数点间的距离为：AB=3.00 cm、AC=10.16 cm、AD=21.48 cm、AE=36.95 cm，则打下D点时小车的速度大小为________ m/s；小车的加速度为________ m/s2.(结果保留三位有效数字)

(1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的．

(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)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)

(1)在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是________(填“甲”、“乙”或“丙”)；

(2)打纸带A时，小车的加速度大小为________ m/s2；

(3)打点计时器打计数点1时小车的速度为________ m/s(结果保留三位有效数字)．

10.如图所示，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d.

(1)当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间为Δt1和Δt2，则小车的加速度 a=____________.

(2)(多选)为减小实验误差，可采取的方法是_________________．

A．增大两挡光片宽度b

B．减小两挡光片宽度b

C．增大两挡光片间距d

D．减小两挡光片间距d

(1)部分实验步骤如下：

A．测量完毕，关闭电源，取出纸带

B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车

C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连

D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔

上述实验步骤的正确顺序是______________________(用字母填写)．

(2)图乙中标出的相邻两计数点间的时间间隔T=___________ s.

(3)计数点5对应的瞬时速度大小的计算式为v5=_____________.

(4)为了充分利用记录的数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=________.

为________m/s2，图中x2为________cm.

(1)如果测得C、D两点相距2.70 cm，D、E两点相距2.90 cm，则在打D点时小车的速度是________m/s.(计算保留三位有效数字)

(2)该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在v－t坐标系中描点(如图乙所示)，由此可求得小车的加速度a=________m/s2.(计算保留三位有效数字)

(1)若把每一段纸带的左上角连接起来，结果得到一条倾斜的直线，如图所示，由图可知纸带做________运动，且直线与x轴方向夹角越小，说明纸带运动的加速度________(填“越大”或“越小”)．

(2)若测得a段纸带的长度为5.20 cm，c段纸带的长度为7.20 cm，则可求出加速度的大小为________m/s2.

(1)滑块通过光电门1时的速度v1=________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2=________m/s(结果保留两位有效数字)．

(2)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．

(3)为了计算出滑块的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量________________________．则用这些物理量计算加速度的表达式为a=____________.

答案解析

(1)B；

(2)匀变速，两个连续相等的时间间隔内的位移之差恒定，0.30；

解析：

(1)电磁打点计时器的工作电源为6 V以下的交流电，选项B正确．

(2)根据打出的纸带中两个连续相等的时间间隔内的位移之差恒定，可大致判断小车做匀变速直线运动．利用Δx=aT2，T=5×0.02 s=0.1 s，可得小车的加速度大小a=0.30 m/s2.

小球在位置2时下落的时间小于0.1 s　1.47　9.80

解析：根据h=gt2=×9.8×0.12 m=4.90 cm，而位置1和位置2的距离为1.23 cm，

比4.90 cm小很多，由此可知，频闪仪拍位置1时，小球并没有立即开始下落，

导致小球在位置2时下落的时间小于0.1 s；从上向下，给小球编号，即为1、2、3、4；

那么3是2与4的中间时刻，故v3=，x24=(30.64－1.23) cm=29.4 cm=29.4×10－2 m，

每相邻两个位置间的时间间隔t=0.1 s，代入数据得：v3= m/s=1.47 m/s，

设2到3间的位移为x1,3到4间的位移为x2，

由匀变速直线运动的推论：Δx=at2得：x2－x1=gt2，

(注意：t是发生x1或x2这个位移所用的时间)t=0.1 s，

代入数据得：[(30.63－11.03)－(11.03－1.23)]×10－2(m)=g×(0.1 s)2，

解得：g=9.80 m/s2.

3.答案为：

(1)C，3.47，9.00；(2)偏小；

解析：

(1)因Δx=x12－x01，代入数值得Δx=9 cm，所以x34=x12＋2Δx=57.2 cm，

即从纸带A上撕下的那段应为C.

因做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，

所以v1=，代入数值得v1=3.47 m/s.由Δx=aT2得，当地的重力加速度大小a=9.00 m/s2.

(2)如果在实验中，交流电的频率f>50 Hz，那么实际打点周期小，根据运动学公式Δx=aT2得，

仍用f=50 Hz计算得到的重力加速度值会偏小，

即测量的重力加速度值与真实的重力加速度值相比偏小．

(1)交流电，220；

(2)C；

(3)0.314 m/s，0.499 m/s2

解析：

(1)电火花计时器使用的是220 V的交流电．

(2)打点计时器是使用交流电源的仪器，其打点周期与交流电的周期相同，与电压、速度等无关，故A、B、D错误，C正确．

(3)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有标出，所以相邻两计数点间的时间间隔T=0.1 s，

根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程的平均速度，

计算出打下点4时小车的速度为v4= m/s=0.314 m/s.

根据逐差法可得a== m/s2=0.499 m/s2.

5.答案为：

(1)0.02 s　(2)0.65 cm，0．100 m/s；

解析：

(1)打点计时器电源频率50 Hz，故打相邻两点的时间间隔T0==0.02 s.

(2)相邻两计数点间的时间间隔T=0.02×5 s=0.1 s，由题图读出x=0.65 cm.

C点对应的速度vC== cm/s=0.100 m/s.

(1)CF；

(2)1.34，4.16；

解析：

(1)其中不需要的步骤是C，本实验研究的是匀变速直线运动，是否存在摩擦阻力，对实验没有影响，只要加速度恒定即可；错误的是F，实验时，不能先释放纸带，再接通打点计时器，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，所以应该先接通电源，再释放纸带．

(2)由于打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，相邻两个计数点之间还有四个点未标出，所以相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1 s．根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程的平均速度，可以求出打下D点时小车的瞬时速度大小：vD==×10－2 m/s=1.34 m/s，

根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2，

可以求出加速度的大小，解得：a==×10－2 m/s2=4.16 m/s2.

(1)从右向左；

(2)0.19　0.037；

解析：

(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的．

(2)滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，其滴水的时间间隔为T== s．

根据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图(b)中A点位置时的速度大小为

vA=(m/s)≈0.19 m/s.由Δx=aT2和逐差法可得，

小车运动的加速度大小为a= (m/s2)≈0.037 m/s2.

(1)乙；

(2)3.11；

(3)0.456；

解析：

(1)根据匀变速直线运动的特点(相邻的等长时间间隔位移之差相等)得出：x34－x23=x23－x12=x12－x01，所以属于纸带A的是乙；

(2)根据运动学公式Δx=aT2，得：a= m/s2=3.11 m/s2；

(3)利用匀变速直线运动的推论：v1= m/s=0.456 m/s.

解析：打点计时器接在50 Hz的交流电源上时，每隔0.02 s打一个点．

因相邻两计数点间有4个点没标出，则T=0.1 s．已知纸带与A点相近的一端跟小车相连，

由此可知，小车的加速度为a== m/s2=－0.740 m/s2，

负号说明加速度方向与小车运动方向相反；AB中间时刻的速度v1= m/s=0.583 m/s，

则打C点时，小车的瞬时速度vC=v1＋a(T＋0.5T)=(0.583－0.740×0.15) m/s=0.472 m/s.

10.答案为：

(1)；

(2)BC；

解析：

(1)将挡光片通过光电门时的平均速度作为该时刻小车的瞬时速度有：vA=，vB=.

再由v－v=2ad可得结果．

(2)挡光片的宽度b越小，挡光片通过光电门时的时间越短，

测得的平均速度越接近该时刻的瞬时速度，A错误，B正确．两挡光片之间的距离越大，

测量d时相对误差就越小，故C正确，D错误．

(1)DCBA；

(2)0.1；

(3)；

(4)；

解析：

(1)在实验过程中应先固定打点计时器，再放置小车，然后打开电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车，所以正确的顺序是DCBA.

(2)每隔4个点或每5个点取一个计数点时，相邻两计数点间的时间间隔T= s×5=0.1 s．

(3)根据匀变速直线运动中某段时间的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，可得v5=.

(4)为了充分利用记录的数据，减小误差，

应采用逐差法计算加速度：a=.

解析：由x3－x1=4aT2，代入数据解得a=9.72 m/s2.x2－x1=2aT2，所以x2=x1＋2aT2=9.84 cm.

(1)1.40；

(2)5.00；

解析：

(1)打计数点D时小车的瞬时速度v==×10－2 m/s=1.40 m/s.

(2)将点连成平滑直线如图丙所示，由图象的斜率，得a== m/s2=5.00 m/s2.

丙

(1)匀加速直线，越小；

(2)1；

解析：

(1)纸带剪开后，水平方向宽度相同，正好与时间对应，竖直长度为相等时间内相邻纸带的位移，

由于Δx=a0T2，纸带长度差相等，Δx的变化规律恰好与速度一样．图线可看做v－t图象，

即速度均匀增加，故为匀加速直线运动，若图象斜率越小，则加速度越小．

(2)利用Δx=a0T2，即xm－xn=(m－n)a0T2，有a0= m/s2=1 m/s2.

(1)1.0　2.5；

(2)平均速度　滑块；

(3)滑块由光电门1运动至光电门2所用时间t或两光电门之间的距离

x　或

解析：

(1)v1==1.0 m/s；v2==2.5 m/s.

(2)v1、v2实质上是滑块通过光电门1和2的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，

可将滑块的宽度减小一些．

(3)为了计算出滑块的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量的物理量有两种方案．

方案一：测滑块由光电门1运动至光电门2所用时间t，由v2=v1＋at得a=.

方案二：测两光电门之间的距离x，由v－v=2ax得a=.