2021年高考物理專題練習(xí)：測定勻變速直線運(yùn)動的加速度

1、2021年高考物理專題練習(xí)：測定勻變速直線運(yùn)動的加速度1 .在 測定勻變速直線運(yùn)動的加速度 ”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計時器記錄紙帶運(yùn)動的時間.計時 器所用電源的頻率為 50 Hz,下圖為一次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計數(shù)點(diǎn) 間都有四個點(diǎn)未畫出，按時間順序取0、1、2、3、4、5六個計數(shù)點(diǎn)，用米尺量出 1、2、3、4、5點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖所示(單位：cm).由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點(diǎn)4所代表時刻的即時速度大小 V4=m/s,小車的加速度大小 a m/s2.0 L40 155 6 451 口51435泣70”小2 .某同學(xué)利用圖甲所示裝置做測定勻變速直線運(yùn)動的加速度實(shí)驗(yàn)。圖甲(1)實(shí)驗(yàn)過程中，下

2、列做法必要或正確的是A.將長木板調(diào)成水平B.先釋放小車，后接通電源C.從圖示位置釋放小車，讓鉤碼帶動小車運(yùn)動D小車的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)大于鉤碼的總質(zhì)量(2)圖乙所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，打點(diǎn)計時器所接交流電源頻率為50 Hz,兩計數(shù)點(diǎn)間m/s,小車的距離測量結(jié)果已標(biāo)出，則小車在計數(shù)點(diǎn) D所代表時刻的瞬時速度大小為的加速度大小為m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)133.0 近位:mm114力 M 121,2-127.0*+i * * * i * * ' ' c * ' " 力圖乙3 .某同學(xué)在 利用打點(diǎn)計時器測量勻變速直線運(yùn)動的加速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計時器記錄

3、了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況，在紙帶上確定出 A B C、D、E、F、G共7個計數(shù)點(diǎn)。相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示 ，每兩個相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0.1 So (本題計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)在實(shí)3中，使用打點(diǎn)計時器時應(yīng)先 再(填釋放紙帶”或接通電源”(2)試根據(jù)紙帶上各個方f數(shù)點(diǎn)間的距離，每隔0.1 s測一次速度，計算出打下D點(diǎn)時小車的瞬時速度，并將這個速度值填入下表。%數(shù)值(mA)0.4000.4790.6400.72(3)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在如圖直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線。(4)根據(jù)圖像求出小車的加速度大小是 m/s2。4 .為了測

4、定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為5 mm的擋光條，如圖所示,滑塊在牽引力作用下，先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了擋光條通過第一個光電門時的時間為ti 0.050s ,通過第二個光電門的時間為t2 0.010s,擋光條從第個光電門到擋住第二個光電門之間的時間間隔為t33.0s,則滑塊通過第一個光電門時的速度為,滑塊通過第二個光電門的速度為 .滑塊的加速度為m/s2,兩個光電門之間的距離是 m.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)的科5 .如圖甲所示，一位同學(xué)利用光電計時器等器材研究金屬球下落加速度的大小.有一直徑為d,質(zhì)量為m的金屬球由A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定

5、于 B處的光電門，測得 A, B間的距離為H H d ,光電計時器記錄下金屬球通過光電門的時間 為t.則:(1)金屬球經(jīng)過光電門 B時的速度表達(dá)式為 ;(2)多次改變高度H,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出隨 H的變化圖象如圖乙所示，該圖線的斜率為k.利用圖線的斜率 k和金屬球的直徑 d求出金屬球的加速度表達(dá)式為 .6 .某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用如圖甲所示的滴水法測量小車在斜面上運(yùn)動時的加速度.實(shí)驗(yàn)過程如下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘固定；把滴水計時器固定在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調(diào)節(jié)滴水1t時器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴(以滴水計時器內(nèi)盛滿水為準(zhǔn))；在斜面頂端放置一淺盤，把小車放在斜面頂

6、端，把調(diào)好的滴水計時器盛滿水，使水滴能滴入淺盤內(nèi)；然后撤去淺盤并同時放開小車，于是水滴在白紙上留下標(biāo)志小車運(yùn)動規(guī)律的點(diǎn)跡；小車到達(dá)斜面底端時立即將小車移開.圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，用刻度尺量出相鄰點(diǎn)之間的距離是X01 1.40 cm, X22.15 cm, X23 2.91 cmx34 3.65 cm, x45 4.41 cm, x565.15 cm.試問:(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的 原理類似.(2)由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點(diǎn)4所代表時刻的瞬時速度V4 m/s,小車的加速度a m/s2.(結(jié)果均保留二位有效數(shù)字)7 .某同學(xué)用如圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車在光滑斜面上勻加速下滑的運(yùn)動規(guī)

7、律.先從斜面高處靜止釋放小車，隨后才開啟位移傳感器(一種測量物體離開傳感器距離的工具，以開啟瞬間記為t 0)測量小車與傳感器間距 S與時間t的關(guān)系.但是由于操作失誤，本應(yīng)在計算機(jī)屏幕上顯示的S t圖象被改為:t圖象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 b所示.根據(jù)此圖象.(1)t 0.4 s末，物體與傳感器間距S (2)傳感器開啟瞬間物體運(yùn)動的速度Vo(3)物體的加速度大小約為.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)8用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律。圖】主要實(shí)驗(yàn)步驟如下a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材，接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運(yùn)動，重復(fù)幾次。b.選出一條點(diǎn)跡¥#晰的紙帶，找一個合適的點(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)O(

8、t 0)，然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點(diǎn)，如圖2中A、R C、D、E、F所示。c.通過測量、計算可以得到在打A B、C、D、E點(diǎn)時小車的速度，分別記作V1、v2、v3、v4、v5d.以速度為v縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖3所示。!» I ! I-vaa!?!鮑珊鼬I咽*三工巨WS3 二二二)二】TTTmm t r r寸rbkrFE*噩翟黑置一:1:國 HHS結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請你完成下列任務(wù) 在下列儀器和器材中，還需要使用的有和(填選項(xiàng)前的字母)。A.電壓合適的50 Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.刻度尺D.秒表E.天平(含祛碼)(2)在圖3中

9、已標(biāo)出計數(shù)點(diǎn) A、B、D、E對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請在該圖中 標(biāo)出計數(shù)點(diǎn)C對應(yīng)的坐標(biāo) 點(diǎn)，并畫出v t圖像。(3)觀察v t圖像，可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動，其依據(jù)是：。v t圖像斜率的物理意義是。x(4)描繪v t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運(yùn)動。用平均速度表小各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度，從理論上講，對t的要求是(選填越小越好”或與大小無關(guān)”區(qū)實(shí)驗(yàn)的 角度看，選取的x大小與速度測量的誤差 (選填宥關(guān)”或無關(guān)” J(5)早在16世紀(jì)末，伽利略就猜想落體運(yùn)動的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時只能靠滴水計時為此他設(shè)計了如圖 4所示的斜面實(shí)驗(yàn)”反復(fù)做了上百次，驗(yàn)證了他的猜想。請你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動的知識，分析說

10、明如何利用伽利略斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時間均勻變化1.答案：0.405； 0.730參考答案及解析ld5d3解析：V4V352t(14.5) 6.45) 0.01m/s 0.405 m/s2 01用逐差法算加速度:d6 d3 d3a 29t2(19.472 6.45) 0.0122m/s 0.730 m/s9 0.122.答案:(1)D(2)1.3;0.60解析：(1)不需要將長木板調(diào)成水平，選項(xiàng)A沒有必要；實(shí)驗(yàn)時，將接好紙帶的小車停在靠近打點(diǎn)計時器處，且應(yīng)先接電源，然后釋放小車，帶動紙帶運(yùn)動，以充分利用紙帶，使紙帶上得到盡可能多的點(diǎn) 選項(xiàng)B、C均錯誤;小車的質(zhì)量可大于、小于或等于鉤碼的

11、總質(zhì)量，選項(xiàng)D正確。(2)兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T 0.02 s 5 0.1s,打點(diǎn)計時器打下 D點(diǎn)時小車的瞬時速度一s3 s40.127 0 0.1330大小Vd m/s 1.3m/s,小車的加速度大小2T2 0.1sa 2(2T)0.127 0 0.133 0 (0.114 8 0.121 2)2(2 0.1),22m/s 0.60 m/s 。3.答案：(1)接通電源；釋放紙帶(2)0.560(3)圖見解析(4)0.80解析：(1)在實(shí)3中，使用打點(diǎn)計時器時應(yīng)先接通電源再釋放紙帶。2(2)打點(diǎn)計時器打D點(diǎn)時小車的瞬時速度為：VdxE J)m/s 0.560m/s。2t 2 0.1(3)根

12、據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點(diǎn)，根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖像如圖所示（4）由圖示v t圖像可知，加速度為：adti0.005 m/s0.050.10 m/s ,20.80 m/s 。v 0.640 0.400 , 2- m/st 0.34.答案：0.10 m/s； 0.50 m/s； 0.13； 0.92解析：滑塊通過第一個光電門的速度：(2)如圖所示滑塊通過第一個光電門的速度:V2d 0.005- m/s 0.50 m/st20.01滑塊加速度：aV2V10.5 0.1m/s1 2根據(jù)s22V2V1t220.50.13.00.13 m/s2.5.答案:2a2 0.13m 0.92 md不m/s

13、0.20 m/s根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式x aT2可以求出加速度的大小，得:2X34X013aiTx45X123 a2T2X56X233a3T2為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值,口1,、得：a g a2 a3)3即加速度計算表達(dá)式為：a x36 j039T22斛得 a 0.19 m/s 7.答案：(1)0.66 m(0.65 0.67 均可)(2)1.3 m/s2(3) 1.8 m/ss解析：根據(jù)圖象可知，s 1.66m/s,且t 0.4 s,因此物體與傳感器間距S 0.66 m；(2)由圖象知，與t成線性關(guān)系，s與t的函數(shù)關(guān)系式是；kt b,某個時刻;的大小表示該時刻的

14、瞬時速度，根據(jù)圖象可知傳感器開啟瞬間即t 0時刻的物體運(yùn)動的速度Vo 1.3 m/s12s a(3)根據(jù)s Vot 2at ,則有：s at Vo ；所以圖象的斜率是物體的加速度大小的一半,a v20.90 m/s.2 t解得：a 1.8 m/s2 8.答案：(1)A;C(3)小車的速度隨時間均勻變化；加速度(4)越小越好；有關(guān)(5)如果小球的初速度為 0,其速度v t，那么它通過的位移 v t2。因此，只要測量小球通過不 同位移所用的時間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時間均勻變化。解析：本題考查研究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)。打點(diǎn)計時器所用電源為 50 Hz的交流電源，測量各計數(shù)點(diǎn)間距離需用刻度尺。(2)圖見答案。(3)因?yàn)樾≤嚨乃俣入S時間均勻變化，所以小車做勻加速直線運(yùn)動。由勻加速直線運(yùn)動中速度v vo at，可知v t圖像斜率的物理意義是加速度。 x(4)v -p若用v表不瞬時速度，t越小越好，而選取的 x大小會影響速度測量值與真實(shí)值 的偏差大小。x 1at2設(shè)V。 0,v at,而2，故可通過位移隨時間的變化情況，判斷速度隨時間的變化情況。12(2) - kd 解析：（1）金屬球經(jīng)過光電門的時