高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (能力提高練) 第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律（附解析）

【能力提高練】第五節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1．(2022?高考全國乙卷)用雷達(dá)探測一高速飛行器的位置。從某時刻()開始的一段時間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運(yùn)動，每隔測量一次其位置，坐標(biāo)為x，結(jié)果如下表所示：0123456050710941759250533294233回答下列問題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動，判斷的理由是：______；(2)當(dāng)時，該飛行器速度的大小______；(3)這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大小______(保留2位有效數(shù)字)。【解析】(1)[1]第1s內(nèi)的位移507m，第2s內(nèi)的位移587m，第3s內(nèi)的位移665m，第4s內(nèi)的位移746m，第5s內(nèi)的位移824m，第6s內(nèi)的位移904m，則相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m，可知判斷飛行器在這段時間內(nèi)做勻加速運(yùn)動；(2)[2]當(dāng)x=507m時飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度，則(3)[3]根據(jù)【答案】①相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m②547③792．(2022?上海市浦東新區(qū)高三(上)一模)小明在做“用DIS測瞬時速度”的實(shí)驗(yàn)時，保持小車釋放點(diǎn)和光電門位置不變。獲得的數(shù)據(jù)如下表，則可以判斷擋光片的安裝方式為()實(shí)驗(yàn)序號擋光片寬度擋光時間速度16cm0.17593s0.341m/s24cm0.11627s0.344m/s32cm0.05780s0.346m/sA． B．C．以上兩種都可以 D．以上兩種都不可以【解析】若擋光片的安裝方式如圖中B所示時，則擋光片寬度越窄越接近小車前端的速度，因?yàn)楸３中≤囜尫劈c(diǎn)和光電門位置不變，則越接近小車前端速度越小，和表格數(shù)據(jù)相反；同理可知，擋光片的安裝方式如圖中A所示時，則擋光片寬度越窄越接近小車后端的速度，可知越接近小車后端速度越大，和表格數(shù)據(jù)相符。故選A?！敬鸢浮緼3．(2022?重慶市第一中學(xué)高三(下)第一次月考)某興趣小組研究小物塊與平板間動摩擦因數(shù)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，是半徑足夠大的四分之一圓弧軌道，與平板在點(diǎn)相切，正方體小物塊密度較大、體積較小。實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)用游標(biāo)卡尺測量出正方體小物塊的棱長，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙，則讀數(shù)為___________；(2)將小物塊從點(diǎn)由靜止釋放，在小物塊停止處標(biāo)記為；(3)在間放置一光電門，測量放置光電門位置與點(diǎn)的距離；(4)測量從點(diǎn)靜止釋放時小物塊經(jīng)過光電門的時間；(5)在、之間移動光電門的位置，重復(fù)步驟(3)(4)，則每次小物塊經(jīng)過光電門的瞬時速度可視為___________；(用所測量的物理量符號表示)(6)根據(jù)多次測量得到的數(shù)據(jù)，以光電門與點(diǎn)的距離為橫軸，以小物塊經(jīng)過光電門所用的時間的倒數(shù)為縱軸，作出圖像如圖丙所示。(7)由圖像分析可知，沿方向該小物塊與平板間的動摩擦因數(shù)___________(選填“變大”“變小”或“不變")?！窘馕觥?1)[1]由圖可知該游標(biāo)卡尺的分度值是，游標(biāo)尺上的0刻度在之間，游標(biāo)尺上第10格與主尺刻度對齊，所以游標(biāo)卡尺讀數(shù)為(5)[2]因?yàn)樾∥飰K的棱長較小，小物塊經(jīng)過光電門的平均速度可視為瞬時速度，故(7)[3]由圖像可知與為線性關(guān)系，圖像斜率為一定值，根據(jù)，其中表示小物塊通過距離所用的時間，可得，速度越來越小，加速度越來越小，故沿方向該小物塊與平板間的動摩擦因數(shù)變小。【答案】①10.50②③變小4．(2022?成都石室中學(xué)一模)為了測量木塊與木板間動摩擦因數(shù)μ，某實(shí)驗(yàn)小組使用位移傳感器設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，讓木塊從傾斜木板上A點(diǎn)由靜止釋放，位移傳感器可以測出木塊到傳感器的距離。位移傳感器連接計算機(jī)，描繪出滑塊與傳感器的距離s隨時間t變化規(guī)律，取g=10m/s2，如圖所示:(以下結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(1)根據(jù)上述圖線，計算可得木塊在0.4s時的速度大小v=______m/s。(2)根據(jù)上述圖線，計算可得木塊的加速度大小a=______m/s2。(3)現(xiàn)測得斜面傾角為30°，則μ=______。()【解析】(1)[1]木塊在斜面上做勻加速直線運(yùn)動，某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，則木塊在0.4s時的速度大小為(2)[2]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度可得，木塊在0.2s時的速度大小為，木塊的加速度大小(3)[3]斜面傾角為30°，則對木塊受力分析，由牛頓第二定律可得，解得【答案】①0.400②1.00③0.4535．(2022?上海市楊浦區(qū)一模)如圖(a)，光電門傳感器固定在傾斜斜面下端附近，擋光片安裝在滑塊上。使用不同寬度的擋光片，擋光片前端在滑塊上的位置相同。將滑塊在斜面上同一位置由靜止釋放，測得若干組數(shù)據(jù)，如下表所示。序號擋光片寬度Δx/m擋光時間Δt/s速度v/(m·s-1)10.3000.5100.5920.2000.3630.5530.1000.1960.5140.0600.1220.4950.0200.0430.4660.0100.0220.4670.0060.0130.46(1)由表中數(shù)據(jù)可得，使用較窄的擋光片可使______更接近擋光片前端經(jīng)過光電門時的瞬時速度，擋光片前端經(jīng)過光電門時的瞬時速度為______m/s；(2)適當(dāng)選取表中的幾組數(shù)據(jù)，在圖(b)給出的坐標(biāo)紙上畫出相關(guān)圖線。______根據(jù)畫出的圖線，可估算滑塊沿斜面下滑的加速度為______m/s2。(保留小數(shù)點(diǎn)后二位)【解析】(1)[1][2]擋光片越窄時，平均速度越接近前端的瞬時速度。因此前端經(jīng)過光電門時的瞬時速度約等于0.46m/s。(2)[3]描點(diǎn)，連線如圖所示[4]根據(jù)，可得，圖像的斜率，解得【答案】①平均速度②0.46③見解析④0.516．(2022?福建師范大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)開學(xué)考試)在探究豎直向下的勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的過程中，我們利用電火花計時器記錄重物的下落過程，以下是某組同學(xué)在該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，如圖所示，已知每兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是，用刻度尺測得，，，，，。(1)實(shí)驗(yàn)時，下列說法正確的是()A.打點(diǎn)計時器的安裝放置要求兩限位孔在同一豎直線上B.開始打點(diǎn)計時的時候應(yīng)先釋放紙帶再接通電源C.打點(diǎn)計時器應(yīng)接在的交流電源上D.打點(diǎn)計時器應(yīng)接在的交流電源上(2)計算出打下點(diǎn)時重物的瞬時速度是________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)根據(jù)逐差法求出重物下落的加速度大小________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。(4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值與實(shí)際值相比________(填“偏大”“偏小”或“不變”)?！窘馕觥?1)[1]A．打點(diǎn)計時器的安裝要求兩限位孔在同一豎直線上，以減小紙帶與限位孔間阻力的影響，故A正確；B．開始打點(diǎn)計時的時候應(yīng)先接通電源后釋放紙帶，故B錯誤；CD．電火花計時器應(yīng)接在交流電源上，故C正確，D錯誤。故選AC。(2)[2]打下點(diǎn)時重物的瞬時速度(3)[3]根據(jù)逐差法得加速度。(4)[4]如果在某次實(shí)驗(yàn)中，交流電的頻率為，，那么實(shí)際打點(diǎn)周期變小，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可知偏小，即測量的加速度值與真實(shí)的加速度值相比偏小?！敬鸢浮竣貯C②0.98③9.78④偏小7．(2022·山東濰坊市高三(下)一模)利用如圖所示的裝置可測量滑塊在斜面上運(yùn)動的加速度．一斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動．當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上端滑下時，與兩個光電門都相連的計時器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時間t.改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離x，記下相應(yīng)的t值，所得數(shù)據(jù)如表中所示．x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4(m/s)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作圖：(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過光電門乙時的瞬時速度vt、測量值x和t四個物理量之間所滿足的關(guān)系式是______________；(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在下圖給出的坐標(biāo)紙上畫出－t圖線______；(3)由所畫出的－t圖線，得出滑塊加速度的大小為a＝__________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．【解析】(1)[1]沿斜面向下是勻加速運(yùn)動，反過來也可以看成是初速度為vt的沿斜面向上的勻減速運(yùn)動，由位移公式有x＝vtt+at2，由于要畫－t圖象，所以可將上式變形得(2)[2]－t圖線如圖所示．(3)[3]由，可知圖象的斜率，解得a＝－2k＝2.0m/s2.【答案】①②③2.08．(2022?北京市西城區(qū)高三(上)期末)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。(1)除小車、重物、打點(diǎn)計時器(含紙帶、復(fù)寫紙)、導(dǎo)線、開關(guān)等器材外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有______(填選項(xiàng)代號)。A.電壓可調(diào)的直流電源B.電壓合適的50Hz交流電源C.秒表D.刻度尺E.天平(2)接通打點(diǎn)計時器電源，釋放小車，小車在重物的牽引下沿直線拉動紙帶，紙帶上打下一系列的點(diǎn)，其中一部分如圖2所示，B、C、D為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)3個計數(shù)點(diǎn)(計數(shù)點(diǎn)之間還有點(diǎn)未畫出)，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.10s。從圖中數(shù)據(jù)可知，在打C點(diǎn)時小車的瞬時速度為______m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)計算出打紙帶上各計數(shù)點(diǎn)時小車的速度，在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，描點(diǎn)繪制小車運(yùn)動的圖像，若圖像是一條傾斜的直線，則可判斷小車做勻變速直線運(yùn)動，其依據(jù)是____________________________________。(4)某同學(xué)在家里研究小球沿斜面的運(yùn)動，想通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小球的運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動。如圖3所示，他讓小鋼球沿著細(xì)管內(nèi)壁從靜止開始運(yùn)動，用手機(jī)秒表和米尺作為測量工具，測量小球從靜止開始通過不同位移所用的時間，得到下表所示的數(shù)據(jù)。如何由這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證小球的速度是隨時間均勻變化的？()序號12345678位移0.14000.25400.33700.43300.54000.55100.74600.8370時間0.490.660.750.860.951.061.121.19【解析】(1)[1]AB．打點(diǎn)計時器的工作電源是交流電，故A錯誤，B正確；C．打點(diǎn)計時器是計時的儀器，故不需要秒表，故C錯誤；D．實(shí)驗(yàn)中需要測量紙帶上計數(shù)點(diǎn)間的距離，需要刻度尺，故D正確；E．實(shí)驗(yàn)中小車做變速運(yùn)動即可，因此不需要測量重物的質(zhì)量，故E錯誤。故選BD；(2)[2]由圖可讀出則在打C點(diǎn)時小車的瞬時速度為(3)[3]圖像表示速度隨時間變化的關(guān)系，圖線的斜率表示加速度；(4)[4]如果小球做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，位移與時間成正比，則有排除第六組數(shù)據(jù)，在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為小球做勻加速直線運(yùn)動，即速度隨時間均勻變化?！敬鸢浮竣貰D②0.44③圖中圖線的斜率表示加速度④見解析9．(2022?山東省濟(jì)南市高三(上)期末)某學(xué)習(xí)小組通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自由下落是一種勻變速直線運(yùn)動，并測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｔ撔〗M利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙為局部放大圖，其中A為電磁開關(guān)，B為可改變位置的光電門。實(shí)驗(yàn)時，打開電磁開關(guān)，釋放小球，計時器同時開始計時，小球經(jīng)過光電門B時，計時結(jié)束。改變B的位置，多次測量，記錄AB間的高度差h和對應(yīng)的小球下落時間t，數(shù)據(jù)如下表所示：h/m0.10000.30000.50000.70000.9000t/s0.1460.2500.3220.3810.431(1)該小組利用圖像法來研究小球自由下落時下落高度h與下落時間t之間的關(guān)系，請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在答題紙上描點(diǎn)并畫出圖像()(2)為了更準(zhǔn)確地研究小球自由下落的運(yùn)動規(guī)律，該小組利用計算機(jī)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到h與的關(guān)系，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?，本?shí)驗(yàn)中所測重力加速度的相對誤差為___________%(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)另一學(xué)習(xí)