2024屆高考物理一輪復習重難點逐個擊破07探究小車速度隨時間變化的規(guī)律（原卷版）

專題07探究小車速度隨時間變化的規(guī)律本實驗不需要平衡摩擦力不需要滿足懸掛槽碼的質量遠小于小車的質量考點一基本實驗一、1.打點計時器是記錄做直線運動物體的位置和時間的儀器．當所用交變電源的頻率f＝50Hz時，每隔0.02s打一次點．2.電火花打點計時器的工作電壓是220V的交流電源；電磁打點計時器的工作電壓是6V以下的交流電源。二、實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1．實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、槽碼、刻度尺、導線、交變電源．實驗步驟(1)實驗裝置如上圖，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電源；(2)把細繩的一端系在小車上繞過滑輪，另一端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小車；(4)小車到達長木板末端前讓小車停止運動，紙帶上就會打出一系列點跡．(5)斷開電源，取下紙帶，每5個點(即以0.1s為周期)標注一個計數點，如圖所示．(6)增減所掛的槽碼，更換紙帶重復實驗三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量、分析．3．數據處理(1)用平均速度求瞬時速度：vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T).用逐差法求解平均加速度a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)?a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2).(2)根據記錄的v、t數據,在直角坐標系中描點，根據描點作一條直線（不要連成折線），如圖，通過圖像的斜率求解物體的加速度。4.依據紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動x1、x2、x3…xn是相鄰兩計數點間的距離，Δx是兩個連續(xù)相等的時間內的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，….若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運動．5．注意事項(1)紙帶、細繩要與長木板平行．(2)打點前，使物體停在靠近打點計時器的位置.(3)實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢先斷開電源，后取下紙帶．(4)在小車到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止小車與滑輪相撞．(5)對紙帶進行測量時，應測量出各個計數點到起始點O之間的距離．讀數時應估讀到毫米的下一位．6．誤差分析(1)紙帶運動時摩擦力不均勻，打點不穩(wěn)定引起誤差．(2)計數點間距測量有偶然誤差．(3)作圖有誤差．1．在“研究勻變速直線運動”的實驗中：實驗過程中，下列做法正確的是（）A．先接通電源，再使紙帶運動B．先使紙帶運動，再接通電源C．將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處D．將接好紙帶的小車停在距離滑輪和打點計時器相等的位置2．（2022·貴州·高二開學考）如圖是打點計時器打下的紙帶，相鄰計數點間的距離分別為、和，時間間隔為，則打點計時器打下計數點1到3所需時間和這段時間內紙帶的平均速度分別為（）A．， B．， C．， D．，3．在實驗中，某同學得到一條打點清晰的紙帶如圖所示，要求測出D點的瞬時速度。本實驗采用包含D點在內的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點的瞬時速度，下列幾種方法中最準確的是（）A．＝vD，Δt1＝0.14s B．＝vD，Δt2＝0.06sC．＝vD，Δt3＝0.1s D．＝vD，Δt4＝0.04s4．（2022·寧夏·鹽池中學高三期中）某實驗小組同學利用電磁打點計時器做“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗．裝置如圖甲所示，在調整好儀器后，正確操作得到點跡清晰的紙帶．(1)關于該實驗，下列說法正確的是________．A．打點時先釋放紙帶再接通電源B．應使重物的質量遠小于小車的質量C．應消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響D．應調整滑輪高度使連接小車的細繩與長木板平行(2)如圖乙所示是某同學一次實驗得到小車運動情況的紙帶，他進行如下數據處理：在紙帶上連續(xù)選取六個計時點A、B、C、D、E、F并測得A、C兩點間的距離為x1，B、D兩點間的距離為x2，已知打點計時器所用的交流電源的頻率為f，則打點計時器在紙帶上打下B點時小車運動的瞬時速度大小vB＝______；小車運動的加速度a＝______．(3)如圖丙、丁所示是兩位同學用同一組實驗數據，分別作出的小車運動v-t圖像，你認為作圖正確的是________．5.(2022·浙江省高三模擬)某同學利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律．物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(未到達滑輪處)．從紙帶上選取便于測量的部分，每5個點取1個計數點，相鄰計數點間的距離如圖乙所示．(1)實驗中除了打點計時器外，下列還需要用到的測量器材是________．A．游標卡尺 B．秒表C．毫米刻度尺 D．托盤天平(2)通過分析紙帶上的數據，可判斷物塊開始減速的時刻位于________．A．計數點5和6之間某時刻B．計數點6和7之間某時刻C．計數點7和8之間某時刻(3)若打點計時器所接電源的頻率為50Hz，計數點5對應的速度大小為________m/s，計數點6對應的速度大小為________m/s.(均保留三位有效數字)6.（2022·江蘇泰州·高二期末）某同學用圖甲所示的裝置研究小車做勻變速直線運動的特點。(1)實驗中,除打點計時器(含電源)、紙帶、復寫紙、小車、平板和重物外,在下面的器材中,必須使用的是(選填選項前的字母)。

A.毫米刻度尺B.秒表C.天平 D.彈簧測力計(2)實驗室有如下兩種計時器,A叫作計時器,B叫作計時器。

本次實驗選擇的打點計時器為B,該計時器的工作電源為(選填“交流”或“直流”)電源,電壓為V。

(3)下列實驗步驟的正確順序是(用字母填寫)。

A.關閉電源,取下紙帶B.將小車停靠在打點計時器附近,小車尾部與紙帶相連C.把打點計時器固定在平板上,讓紙帶穿過限位孔D.接通電源后,放開小車(4)實驗中獲得的一條紙帶如圖乙所示,在紙帶上依次取若干個計數點,利用實驗數據計算出打點時小車的速度v,以v為縱坐標,t為橫坐標,做出如圖丙所示的v-t圖像。根據圖像求出小車的加速度a=m/s2(計算結果保留3位有效數字)。

7.(2019·全國卷Ⅰ·22)某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究．物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示．已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出．在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是_____點．在打出C點時物塊的速度大小為_____m/s(保留3位有效數字)；物塊下滑的加速度大小為________m/s2(保留2位有效數字)．考點二探索創(chuàng)新實驗利用光電門、頻閃照相等方法求出運動物體的速度進而求出加速度8.(2020·海南卷·14)某同學用如圖(a)所示的裝置測量重力加速度．實驗器材：有機玻璃條(白色是透光部分，黑色是寬度均為d＝1.00cm的擋光片)，鐵架臺，數字計時器(含光電門)，刻度尺．主要實驗過程如下：(1)將光電門安裝在鐵架臺上，下方放置承接玻璃條下落的緩沖物；(2)用刻度尺測量兩擋光片間的距離，刻度尺的示數如圖(b)所示，讀出兩擋光片間的距離L＝________cm；(3)手提玻璃條上端使它靜止在________方向上，讓光電門的光束從玻璃條下端的透光部分通過；(4)讓玻璃條自由下落，測得兩次擋光的時間分別為t1＝10.003ms和t2＝5.000ms；(5)根據以上測量的數據計算出重力加速度g＝________m/s2(結果保留三位有效數字)．9.(2022湖南岳陽高三二模)利用圖甲裝置可以測量滑塊的加速度。氣墊導軌上相隔一定距離的兩處裝有兩個光電門1、2,滑塊上固定一遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電門會輸出高電壓?；瑝K在細線的牽引下向左加速運動,遮光條經過光電門1、2時,通過與光電門相連的計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像。甲乙丙(1)實驗前,接通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導軌上,輕推滑塊,計算機屏幕上顯示的電壓U隨時間t變化的圖像如圖乙所示,則要將氣墊導軌右側(選填“調低”或“調高”)。

(2)用游標卡尺測遮光條寬度d,測量結果如圖丙所示,則d=mm。

(3)若圖乙是正確操作所得圖像,則滑塊運動的加速度大小a=(用題干已知物理量和測得物理量的字母符號表示)。

10.某實驗小組用頻閃照相方法來研究物塊的變速運動．在一小物塊沿斜面向下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖所示，拍攝時頻閃頻率是10Hz；通過斜面上固定的刻度尺(最小分度為1mm)讀取的5個連續(xù)影像的讀數依次為xO、xA、xB、xC、xD.