高考物理 实验精选百题解析 专题01 研究匀变速直线运动

2013年高考物理实验精选百题解析专题01研究匀变速直线运动1.（2013湖南省六校联考）某物理兴趣小组利用学校的数字实验室设计了一个测量小车瞬时速度的实验。设计的实验装置如图所示。将长直木板B支成斜面，小车C的前端固定挡光片P，光电门G固定在木板的侧面A处，让小车在斜面上的同一位置O由静止释放，用光电计时器（未画出）记录挡光片通过光电门时挡光的时间t。兴趣小组共准备了宽度x不同的五块挡光片，分别做了五次实验（每次实验时挡光片的前沿均与小车的前端对齐），并计算出各次挡光片通过光电门的平均速度v（xvt）。记录的数据如下表所示：实验顺序x（cm）t（ms）v（m/s）1250.50.3962495.00.42136137.50.43648174.50.459510212.00.472完成下列作图和填空：（1）根据表中给出的数据，在如图给出的坐标纸上画出v-----△t图线；（2）由所画出的v-----△t图线，得出小车的加速度大小为____________m/s2；（3）由所画出的v-----△t图线，得出小车前端过A处的瞬时速度大小为____________m/s。（以上两空均保留3位有效数字）答案：（1）（4分）如右图（2）（3分）0.930（0.900～0.960均给分）hx2（2013年5月湖南省怀化市三模）某探究小组设计了测定当地重力加速度的实验方案。A．第一步：如图甲所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度h、滑块沿斜面运动的位移x。（空气阻力对本实验的影响可以忽略）①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为。B．第二步保持木板的倾角不变，将打点计时器安装在木板靠近滑轮处，取下细绳和小球，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出的纸带如图丙所示②已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为Δt，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA=，利用纸带记录的数据可以计算出滑块下滑的加速度，如果计算出的加速度为a，则当地的重力加速度g=。3．（2013上海市闵行区期末）如图所示为测量重力加速度的实验装置。装置包括：固定在水平底板上带有刻度的直杆；三个可通过螺丝固定在直杆上的支架A、B、C（这些支架上可以固定相应的器材）；小钢珠一个；小型电磁铁一个（用于吸住或释放小钢珠）；光电门两个（用于测量小钢珠通过两个光电门之间距离所需的时间，一个光电门触发后开始计时，另一个光电门触发后停止计时）。由直杆上的刻度读出C与B两个光电门的间距h，利用电磁铁将钢珠吸住，并使其由静止释放，记录钢珠通过两个光电门的时间间隔t，计算出两个光电门之间运动的平均速度为v－，保持A、B间距离不变，调节C的高度并重复上述步骤，测得多组数据hi、ti和iv。（1）用图像法求重力加速度g时，取t为横坐标，为纵坐标（2）若图像的斜率为k，则重力加速度g为。4．（8分）（2013河南漯河市联考）如图甲所示，用包有白纸的质量为m(kg)的圆柱棒代替纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，代替打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为20.0mm,44.0mm,68.0电磁铁AB光电门Cmm,92.0mm,116.0mm,140.0mm，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样，由此研究圆柱棒的运动情况．根据以上内容，回答下列问题：(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝________s，图乙中的________端是圆柱棒的悬挂端(填“左”或“右”)．(2)根据图乙所给的数据，可知毛笔画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD＝________m/s；圆柱棒竖直下落的加速度a=m／s2．(结果保留三位有效数字)5．（5分）（2013贵州六校联考）一个同学在研究小球自由落体运动时，用频闪照相连续记录下小球的位置如图所示。已知闪光周期为301s，测得x1=7.68cm，x3=12.00cm，用上述数据通过计算可得小球运动的加速度约为_______m/s2，图中x2约为________cm。（结果保留3位有效数字）6.（2013陕西省五校联考）在DIS系统中，光电门测量的是运动物体挡光时间内的平均速度，因为挡光片较窄，所以可看作测量的是瞬时速度．为了测量做匀变速直线运动的小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，如图甲所示，当小车做匀变速运动经过光电门时，测得A、B先后挡光的时间分别为△t1和△t2．A、B开始挡光时刻的间隔为t，则小车的加速度a=___．7．（6分）（2013山东省临沂市质检）我国用长征运载火箭已成功地发射了“神舟”系列试验飞船，某次实验过程中，一监测系统采用在同一张底片上多次曝光的照相方法，从火箭点火时刻开始，每隔2．0s曝光一次，得到了一张记录火箭在开始运动的最初8s内5个不同位置的照片（如图所示），已知火箭的长度为57．5m，当地重力加速度为9．8m／s2．用刻度尺测量照片上的有关长度，结果如图所示，根据上述条件和图示，请回答：（1）火箭运动8s时的高度m．（2）火箭运动6s时的速度大小m／s．（3）火箭上升的加速度大小m／s2．8、（2013云南玉溪一中质检）甲乙两位同学利用穿过打点计时器的纸带来记录小车的运动，打点计时器所用电源的频率为50Hz。（1）实验后，甲同学选择了一条较为理想的纸带，测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表格所示。位置编号012345时间：t/s00.10.20.30.40.5速度：v/m·s-10.420.670.921.161.421.76分析表中数据，在误差允许的范围内，小车做______________运动；由于此次实验的原始纸带没有保存，该同学想估算小车从位置0到位置5的位移，其估计算方法如下：x＝(0.42×0.1＋0.67×0.1＋0.92×0.1＋1.16×0.1＋1.42×0.1)m，那么，该同学得到的位移_________(选填“大于”、“等于”或“小于”)实际位移。（2）乙同学的纸带如下图，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，每相邻的两计数点间都有四个点未画出。用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图所示(单位：cm)。由纸带数据计算可得计数点3所代表时刻的瞬时速度大小v3＝____________m/s，小车的加速度大小a＝____________m/s2。9．（2013山东济南期中检测）下图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的记数点，但第3个记数点没有画出。由图数据可求得：（1）该物体的加速度为m/s2，.com（2）第3个记数点与第2个记数点的距离约为cm，（3）打第2个计数点时该物体的速度为m/s。10.（6分）（2013山东寿光市质检）如图是物体做匀变速直线运动纸带的一部分，已知所用打点计时器的周期T＝0.02s，A、B、C分别是三个记数点，每两个记数点间有四个记时点未画出，纸带下方是一把毫米刻度尺。则由纸带和刻度尺可知：A与B之间的距离为cm，B与C之间的距离为cm，该匀变速直线运动的加速度是a=m/s2。2(5)xaT,代入数据解得a=2.58m/s2。11．（2013山东师大附中质检）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50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为。(2)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、B两点间距x=cm；C点对应的速度是m／s，加速度是m／s2(速度和加速度的计算结果保留两位有效数字)【答案】(1)0.02s(2)0.65（0.63—0.69均给分）0.10（0.098—0.10均给分）0.30（0.20—0.30均给分）【解析】（1）纸带上打相邻两点的时间间隔T=1f=150s=0.02s。（2）A、B间的距离x=0.65cm．B、D间的距离是2.05cm，时间间隔T=0.2s，则vc=22.0510m/s0.2=0.10m/s。由公式2xat知2xat=2BCABxxt,代入数据解得a=0.30m／s2。12．（2013山东济南外国语学校测试）在测定匀变速直线运动加速度的实验中，选定一条纸带如图所示，从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为记数点。测得：x1=1.40cm，x2=1.90cm，x3=2.38cm，x4=2.88cm，x5=3.39cm，x6=3.87cm。(1)在计时器打出点4时，小车的速度分别为：v4=m/s。0x1123456x2x3x4x5x6(2)该匀变速直线运动的加速度的大小a=m/s2。(结果均保留三位有效数字)13．在研究小车速度随时间变化规律的实验中，将木板倾斜，可使小车牵引纸带沿斜面下滑．小车拖动纸带，用打点计时器打出的纸带如下图所示．已知打点周期为0.02s.(1)根据纸带提供的数据，按要求计算后填写表格．实验数据分段第1段第2段第3段第4段第5段第6段时间t(s)0～0.10.1～0.20.2～0.30.3～0.40.4～0.50.5～0.6各段位移x(×10－2/m)1.452.453.554.555.606.65平均速度v(m/s)(2)作出v－t图象并求出平均加速度．．答案：(1)0.145、0.245、0.355、0.455、0.560、0.665(2)v-t图象如图所示,加速度a=1.04m/s2.解析：由v－t图象的斜率求出平均加速度a=1.04m/s2.．14．(8分)（2013北京海淀期中）某同学利用打点计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况，图11所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点（后面计数点未画出），相邻计数点间有4个点迹未画出。(打点计时器每隔0.02s打出一个点)（1）为研究小车的运动，此同学用剪刀沿虚线方向把纸带上OB、BD、DF……等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图12所示。简要说明怎样判断此小车是否做匀变速直线运动。OABCDEF图11x2x3x4x5x6x1图12OBBDDFFHHJJL方法：（2）在图12中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.31cm、x4=8.94cm、x5=9.57cm、x6=10.20cm，则打下点迹A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。（本小题计算结果保留两位有效数字）解析：T=5×0.02s=0.1s，打下点迹A时，小车运动的速度大小是vA=12+2xxT=0.74m/s。由△x=aT2，和逐差法可得小车运动的加速度大小是a=0.63m/s2。15．（2013安徽江南十校摸底）右图是“探究小车速度随时间变化规律”的实验中打出的一条纸带，已知交流电源的频率是50Hz。纸带上每两个计数点间还有四个计时点未画出。（1）打D点时，小车的速度大小是m/s；（2）如果小车系在纸带的F端，那么小车是做直线运动（选填“匀加速”或“匀减速”）。16.（2013衡水中学调研）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50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．(2)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、B两点间距x＝________cm；C点对应的速度是________m/s(计算结果保留三位有效数字)．17（11分）（2013广西三校联考