备考2024届高考物理一轮复习分层练习第一章运动的描述匀变速直线运动的研究实验一测量做直线运动物体的瞬时速度

这是一份备考2024届高考物理一轮复习分层练习第一章运动的描述匀变速直线运动的研究实验一测量做直线运动物体的瞬时速度，共7页。试卷主要包含了1s，70cm－1，80　m/s2等内容，欢迎下载使用。
1.[2024广西南宁外国语校考]（1）打点计时器接 交流 （选填“交流”或“直流”）电源，当频率是50Hz时，打点计时器每隔 0.02 秒打一个点.
（2）电磁打点计时器是一种使用交流电源的仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是 AB .
A.时间间隔B.位移
C.平均速度D.瞬时速度
（3）关于打点计时器的使用，说法正确的是 C .
A.电磁打点计时器使用的是36V以下的直流电源
B.在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C.使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D.纸带上打的点越密，说明物体运动得越快
（4）在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，如图所示，是小车拖动纸带用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为我们在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s.则BD、DF两个过程的平均速度vBD＝ 0.21 m/s，vDF＝ 0.31 m/s.（结果保留2位有效数字）
解析 （1）打点计时器接交流电源，当频率是50Hz时，打点计时器打点周期为T＝1f＝0.02s.
（2）打点计时器在随物体一起运动的纸带上每隔0.02s打下一个点，点的间隔就反映了物体的位置变化情况，所以可以从纸带上直接得到位移；通过数点的多少可以得到运动的时间间隔.平均速度和瞬时速度都不能直接得到，故A、B正确，C、D错误.
（3）电磁打点计时器使用的是低压交流电，A错误；在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，打点稳定后，再让物体运动，B错误；使用的电源频率越高，周期越小，打点的时间间隔就越小，C正确；纸带上打的点越密，说明相同时间内物体的位移越小，物体运动得越慢，D错误.
（4）BD段的平均速度为vBD＝xBD2T'＝（1.90+2.38）×10－22×0.1m/s＝0.21m/s，DF段的平均速度为vDF＝xDF2T'＝（2.88+3.39）×10－22×0.1m/s＝0.31m/s.
2.[2024宁夏银川模拟]如图甲所示是某种打点计时器的示意图.
（1）该打点计时器是 电火花 （选填“电火花”或“电磁”）打点计时器，工作时使用 220V （选填“220V”或“8V”）交流电源.
（2）如图乙是某同学用该打点计时器（电源频率是50Hz）在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、D两点间距x＝ 2.70 cm，AD段的平均速度是v＝ 0.09 m/s.
图乙
（3）如果当时电网中交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值 偏小 （选填“偏大”或“偏小”）；如果当时电网中交变电流的电压变小，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 不变 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
（4）如图丙是根据实验数据绘出的x－t2图线（x为各计数点至同一起点的距离），加速度大小为 0.93 m/s2（保留2位有效数字）.
图丙
解析 （1）因为图甲中计时器上有墨粉纸盒，所以该打点计时器为电火花打点计时器，其工作电压为220V.
（2）从图乙中可知A、D两点间的距离x＝xD－xA＝3.70cm－1.00cm＝2.70cm.因为打点计时器频率f＝50Hz，且每两个相邻计数点间有四个点没有画出，所以图中每两个相邻计数点的打点间隔T＝0.1s，即AD段所用时间TAD＝0.3s，故AD段的平均速度为vAD＝xTAD＝2.70×10－20.3m/s＝0.09m/s.
（3）如果在实验中，交流电的频率变大，那么实际打点周期变小，根据Δx＝aT2得，测量的加速度值与真实的加速度值相比偏小；加速度的计算与电压无关，所以加速度测量值与实际值相比不变.
（4）根据匀变速直线运动的位移时间关系x＝12at2，由图丙可知，图线的斜率为k＝12a＝2.80×10－20.06m/s2，解得a＝0.93m/s2.
3.[2024河北保定模拟]某实验小组在做“探究匀变速直线运动”的实验中得到一条纸带如图甲所示，在纸带上取六个计数点（各点到纸带上、下两侧距离相等），标记为A、B、C、D、E、F，相邻两点的间距依次记为x1、x2、x3、x4、x5，相邻计数点的时间间隔记为T.从每个计数点处将纸带剪开分成五段，将五段纸带两侧依次靠紧但不重叠，沿下端各点画横轴，沿AB段左侧画纵轴，上端各点连成一条斜直线，如图乙所示.
图甲
图乙
（1）已知图甲中相邻两计数点间还有一个点没标出，则实验所用计时器的打点频率为 2T .
（2）对图乙，几位同学提出了不同的理解和处理方案，请完成下列方案中的相关填空.
①若用横轴表示时间t，纸带宽度表示T，纵轴表示xn（n＝1、2、3、4、5），则所连斜直线的斜率表示 C .
A.各计数周期内的位移
B.各计数点的瞬时速度
C.相邻计数点的瞬时速度的变化量
D.纸带运动的加速度
②若用纵轴表示xn（n＝1、2、3、4、5），纸带宽度表示 T2 （用题目所给符号写出表达式），则所连斜直线的斜率就表示纸带运动的加速度.
③若用横轴表示时间t，取打A点时t＝0，纸带宽度表示T，用纵轴表示xnT（n＝1、2、3、4、5），则所连斜直线的斜率表示纸带运动的加速度， 所连斜直线的纵截距 表示打A点时纸带运动的速度，所连斜直线、横轴、 纵轴 与 EF段纸带右侧所在直线 所围梯形的“面积”表示图甲中A、F两点间的距离.
解析 （1）相邻计数点的时间间隔记为T，若题图甲中相邻两计数点间还有一个点没标出，则实验所用计时器的打点周期为T2，电源频率为f＝1T2＝2T.
（2）①若用横轴表示时间t，纸带宽度表示T，纵轴表示xn（n＝1、2、3、4、5），则直线的斜率k＝ΔxΔt＝xn－xn－1T＝xnT－xn－1T＝vn－vn－1，所以所连斜直线的斜率表示相邻计数点的瞬时速度的变化量，故选C.
②若用纵轴表示xn（n＝1、2、3、4、5），纸带宽度表示T2，则所连斜直线的斜率k'＝Δx（Δt）2＝xn－xn－1T2＝a，表示纸带运动的加速度.
③若用横轴表示时间t，取打A点时t＝0，纸带宽度表示T，用纵轴表示xnT（n＝1、2、3、4、5），即纵坐标表示各段纸带中间时刻打点时纸带运动的瞬时速度，则所连斜直线的斜率表示纸带运动的加速度，所连斜直线的纵截距表示打A点时纸带运动的速度，根据速度—时间图像与时间轴所围成的图形面积表示位移，可知所连斜直线、横轴、纵轴与EF段纸带右侧所在直线所围梯形的“面积”表示题图甲中A、F两点间的距离.
4.[实验装置创新/名师原创]某学习小组的同学利用如图所示装置测量当地的重力加速度.将小球从光电门中心正上方一定高度处由静止释放，与光电门相连的数字计时器记录下小球通过光电门的挡光时间Δt，用刻度尺测出小球释放时球心与光电门中心间的高度差Δh.通过所测数据计算小球通过光电门的速度，进而计算当地的重力加速度.某同学多次改变小球的释放高度，获得的部分数据如表所示.（计算结果保留3位有效数字）
（1）小球的直径为1.00cm，表中的缺失数据应为 3.57 .
（2）通过第4组数据计算出的当地重力加速度为 9.80 m/s2.
（3）某同学认为在不考虑空气阻力和读数误差的情况下，因所测速度为小球经过光电门的平均速度，测得的重力加速度可能大于当地实际重力加速度.则该同学的说法 错误 （选填“正确”或“错误”），理由是 小球的速度等于平均速度时，小球下落的实际高度小于小球球心与光电门中心间的距离，故测得的重力加速度小于当地实际的重力加速度 .
解析 （1）小球经过光电门的瞬时速度近似等于小球经过光电门的平均速度，结合第4组数据可知，小球经过光电门的遮光时间为Δt4＝2.80×10－3s，则小球经过光电门时的速度为v＝dΔt4＝3.57m/s.
（2）小球下落过程做自由落体运动，由v2＝2gh可得g＝9.80m/s2.
5.[实验目的创新/2024四川成都七中开学考]筋膜枪是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的装备.某同学为了测量“枪头”的冲击频率，将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带，如图（a）所示.启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下一系列点迹.更换纸带，重复操作，得到多条纸带，选取点迹清晰的纸带并舍去密集点迹，完成下列实验内容.
（1）该同学发现点迹有拖尾现象，他在测量各点间距时，以拖尾点迹左边为测量点，如图（b）.①纸带的 左 （选填“左”或“右”）端连接重锤；②取重力加速度为9.8m/s2，可算得“枪头”的冲击频率为 40 Hz，A点对应的速度为 1.5 m/s.（计算结果均保留2位有效数字）
（2）该次实验产生误差的原因有
A.纸带与限位孔间有摩擦力
B.测量各点间的距离不精确
C.“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动
其中最主要的原因是 C （选填“A”“B”或“C”）.
解析 （1）①重锤做自由落体运动，速度越来越大，纸带点迹间的距离越来越大，所以纸带的左端连接重锤；②由逐差法得g＝x3＋x4－x1－x24T2，其中f＝1T，代入数据解得f＝4gx3＋x4－x1－x2＝4×9.8（45.9+39.9－27.6－33.7）×10－3Hz＝40Hz，根据匀变速直线运动的规律可得A点对应的速度为vA＝x2＋x32T＝0.0337+0.03992×40m/s≈1.5m/s.
（2）该次实验产生误差最主要的原因是“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动，故C符合题意.
6.[数据处理创新]（1）在用分体式位移传感器做实验时，下列说法中正确的是 AD .
A.位移传感器的发射器发射孔应对准接收器的信号接收孔
B.位移传感器的发射器发射孔不一定要对准接收器的信号接收孔
C.连接到数据采集器上的是发射器部分
D.实验开始前，必须先打开发射器的电源开关
（2）用分体式位移传感器研究小车直线运动的实验中，得到了如图所示的一个s－t图像，A、B、C、D是图像上的四个点，从图像中可以得出小车在AD区域内的位移是 0.49 m；在AC区域内的平均速度为 0.12 m/s；从图像中还能推断，小车在运动过程中速度在 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）.
解析 （1）位移传感器的发射器发射孔应对准接收器的信号接收孔，故A正确，B错误；位移传感器连接到数据采集器上的是接收器部分，故C错误；用位移传感器做实验前，必须先打开发射器的电源开关，故D正确.
（2）从图像中可以得出小车在AD区域内的位移为0.55m－0.06m＝0.49m.在AC区域内的位移为0.30m－0.06m＝0.24m，则平均速度为v＝st＝0.242m/s＝0.12m/s.因s－t图像的切线的斜率不断增大，可知小车在运动过程中速度在变大.1
2
3
4
5
Δt/（10－3s）
3.81
3.37
3.05
2.80
2.60
v/（m·s－1）
2.62
2.97
3.28
3.85
Δh/m
0.350
0.450
0.550
0.650
0.750