實(shí)驗(yàn)1 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(題型)-2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)

實(shí)驗(yàn)1研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

一.多選題

1.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)得到一條紙帶，測(cè)出xAB=1.2cm,XAC=3.6cm,xAD=7.2cm,

計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D中，每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫出.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為

50Hz.以下說法正確的是（）

31?

A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是只能記錄時(shí)間而不能記錄位移的儀器

B.相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s

C.打B點(diǎn)小車的速度VB=0.2m/s

D.本實(shí)驗(yàn)也可以使用電火花計(jì)時(shí)器

【答案】BD

【解析】A、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄位移，且能算出記錄時(shí)間的儀器；故A錯(cuò)誤；

B、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為0.02s,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出，即兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間

隔為0.1s,故B正確；

C、依據(jù)平均速度等于中時(shí)刻瞬時(shí)速度，則有，VB=迎=18m/s；故C錯(cuò)誤；

2T0.2

D、本實(shí)驗(yàn)中同樣可以使用電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且誤差更小，故D正確。

故選：BD。

2.在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)中，你認(rèn)為正確的是（）

A.選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位，用計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，既方便又可減

小誤差

B.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再放開小車

C.舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測(cè)量和計(jì)算

D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)痕記錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(shí)間內(nèi)的位移

【答案】ABCD

【解析】A、選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位，用計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，既方

便又可減小誤差，故A正確；

B、實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，否則在紙帶上留下的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的處理和減小誤差,

故B正確

C、舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰，點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量，這樣測(cè)量的相對(duì)誤差減

小，故C正確；

D、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)痕記錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(shí)間內(nèi)的位移，故D正確；

故選：ABCD。

3.一個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶上沒有打出點(diǎn)，關(guān)于這一現(xiàn)象的分析不可能的是（）

A.交變電流的電壓不穩(wěn)定

B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在直流電源上

C.振針離紙帶距離過大

D.振針壓得過緊

【答案】AD

【解析】A、電源電壓不穩(wěn)，不會(huì)影響打點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；

B、若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在宜流電源上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不打點(diǎn)，故B正確。

C、打點(diǎn)的振針壓得過松，可能打不出點(diǎn)或在紙帶上留下的點(diǎn)不清晰，故C正確；

D、打點(diǎn)針壓得過緊，振針和紙帶接觸時(shí)間過長(zhǎng)，可能造成短線，故D錯(cuò)誤；

本題選擇不可能的，即選錯(cuò)誤的；

故選：AD。

二.填空題

4.某實(shí)驗(yàn)小組在做“測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)小車的瞬時(shí)速度”的實(shí)驗(yàn)中，選取了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖所示。

圖中A、B、C、D、E是按打點(diǎn)先后順序選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T.在圖中sV（s2

-S））＜（S3-S2）＜（S4-S3）,由此可判斷出，小車運(yùn)動(dòng)的速度越來越大（選填"越來越大”或

“越來越小”）。為了算打下A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度VA，甲同學(xué)用VA=?計(jì)算，乙同學(xué)用計(jì)算VA=\"

計(jì)算，得到不同的計(jì)算結(jié)果，從理論上講，甲（選填“甲”或“乙”）同學(xué)的計(jì)算結(jié)果更接近的真

實(shí)值。

ri~~#?：?

二」H

、?,一—?＞.Ti—---

■?小.?.

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解析】在圖中s1＜（S2-S1）＜（s3-s2）＜（S4-S3）,由此可判斷出，根據(jù)它們的時(shí)間相等，則可

判定小車的運(yùn)動(dòng)速度越來越大；

根據(jù)時(shí)間越短時(shí)，平均速度越接近瞬時(shí)速度，甲同學(xué)用VA=月~計(jì)算，而乙同學(xué)用計(jì)算VA=34計(jì)算,

則甲同學(xué)時(shí)間較短，

因此從理論上講，甲同學(xué)的計(jì)算結(jié)果更接近的真實(shí)值。

故答案為：越來越大，甲。

三.實(shí)驗(yàn)題

5.如圖所示是兩種常見的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。

①關(guān)于兩種計(jì)時(shí)器說法正確的是C（填字母）。

A.圖甲中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的是交流220V的電源

B.圖乙中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的是直流4?6V的學(xué)生電源

C.圖甲中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶

D.圖乙中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源

②下列學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，必需都要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與天平的實(shí)驗(yàn)是（填字母）。

A.探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

B.探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系

C.探究功與速度變化關(guān)系

D.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

圖甲圖乙

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解析】①AB、圖甲是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用的是交流4?6V的學(xué)生電源：而圖乙是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,

用的是交流220V的電源，故AB錯(cuò)誤；

CD、不論是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，還是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，使用時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，故C正確，

D錯(cuò)誤。

故選：C；

②A、探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，需要根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算速度的大小，故需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，

而不要測(cè)量質(zhì)量，因此天平不需要，故A錯(cuò)誤；

B、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量加速度的大小，需要通過紙帶測(cè)量加速度，故需要

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，因要測(cè)量物體的質(zhì)量，則需要天平，故B正確；

C、探究做功與物體速度變化的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量速度，需要通過紙帶測(cè)量速度，故需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)

器，依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，不需要測(cè)量物體的質(zhì)量，則不要天平，故C錯(cuò)誤；

D、在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量速度，需要通過紙帶測(cè)量速度，故需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而

對(duì)?于質(zhì)量可測(cè)也可不測(cè)，故天平不是必需要的，故D錯(cuò)誤。

故選：B,

故答案為：①C；②B。

6.小車運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得一條紙帶，如圖所示，其中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出，已知所用電源的頻率

為50Hz,則打0點(diǎn)到D點(diǎn)紙帶的平均速度是0.375m/s,打C點(diǎn)時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的速度v,=0413m/s

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解析】?jī)上噜徲?jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出，因此相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)為0」s；

根據(jù)平均速度公式三號(hào)，則有：

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，得：

Vc=~^~=15?00-6.74-2rn/s=0.413m/s

c2T2X0.1

故答案為：0.375,0.413。

7.在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，得到了一條如圖所示的紙帶，已知每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有3

個(gè)打印點(diǎn)未標(biāo)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率f=50Hz,測(cè)得各點(diǎn)距0點(diǎn)的距離分別為d|、d2sd3,d4sd5>d6,

則打下計(jì)數(shù)點(diǎn)4時(shí)速度的表達(dá)式V4=_d%d,_,紙帶的加速度的表達(dá)式a=_>；j,2_（用

題中給出字母表示）。結(jié)合圖中的數(shù)據(jù)得V,=2.31m-s~,a=5.出nrs、.（保留三位有效數(shù)字）

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解析】頻率為50Hz,則打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s,每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有3個(gè)小點(diǎn)未畫出，則相

鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=0.08s。

根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出4點(diǎn)的速度，V4=—亙

2T8

67.00-30.00X1Q-2=2.31m/s,

2X0.08-

根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，那么加速度：a=%二生蟲■生處^2=

9Tz144

92.30-2X30.00x10-2=5.6im/s21,

9X0.082

故答案為：

d?d62d32,2.31,5.61,

811441

8.如圖1所示是某同學(xué)探究小車加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用

不同重物通過細(xì)線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放。

一

一

二150

一o

(&-x

1-0.

一

二

二

二

一45

一

（1）若用螺旋測(cè)微器測(cè)出遮光條的寬度d,所用的螺旋測(cè)微器零刻度不能對(duì)齊，測(cè)量前讀數(shù)如圖（a）

所示，測(cè)量時(shí)如圖（b）所示，則遮光條寬度d=3.750mm,實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖示位置由靜止釋放，

由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間則小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度為丫=「J（用字母表

示）；

（2）測(cè)出多組重物的質(zhì)量m和對(duì)應(yīng)遮光條通過光電門的時(shí)間△1,通過描點(diǎn)作出線性圖象，研究小車加

速度與力的關(guān)系。處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出圖象

A.At-mB.At2-mC.——-mD.——-——-m

△tAt2

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解析】(1)a的讀數(shù)：游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0mm,游標(biāo)讀數(shù)為2.0X0.01mm=0.020mm,則有：0+0.020

=0.020mm；

而b的讀數(shù)：游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為3.5mm,游標(biāo)讀數(shù)為27.0X0.01mm=0.270mm,則有：3.5+0.270=

3.770mm；

所以最終讀數(shù)為：3.770mm-0.020mm=3.750mm

由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度

(2)由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v2=2as,a=—

2s2s2sAt2

而a=E=膽，所以一m

MMAt2Md2

所以要畫出一二-m圖象，故選：D；

At2

故答案為：(1)3,750(3.748-3.752)d(2)D?

9.如圖所示為接在頻率為50Hz的低壓交流電電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一

條紙帶，圖中所示的點(diǎn)是依次所選的計(jì)數(shù)點(diǎn)，但第三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)未畫出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)實(shí)際打下

的點(diǎn)未畫出，則由圖示數(shù)據(jù)可求得，該物體的加速度為1.17m/s2(保留3位有效數(shù)字)，打第3個(gè)計(jì)

數(shù)點(diǎn)時(shí)，該物體的速度為0.510m/s(保留3位有效數(shù)字)

~ABDE-

卜

3.356.85cm

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解析】(1)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)實(shí)際打下的點(diǎn)未畫出，所以T=0.1s,

設(shè)AB位移是X],BC位移是X2,CD位移是X3,DE位移是X4,

2

據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：Xm-xn=(m-n)aT,

2

得：x4-Xj=3aT,

解得：a=>0685nr0,園迎=117mzs2,

3XT2

(2)由

2

x4-x1=3aT=3.50cm

解得：△x=1.17cm

即勻變速直線運(yùn)動(dòng)在連續(xù)相等的時(shí)間間隔(0.1s)內(nèi)位移之差為0.17cm,

所以x2=X|+△x=4.52cm

X3=x2+Ax=5.69cm,

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度,

Xj+x+x-1-x

——2J_J3_14=051Om/s

34T

故答案為：1.17；0.510

10.（1）?用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定重力加速度。裝置如圖所示。

①如果實(shí)驗(yàn)時(shí)所用交流電頻率為50Hz,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却蠹s為為9.79m/s2.某同學(xué)選取了一條紙

帶并在該紙帶上連續(xù)取了4個(gè)點(diǎn)，且用刻度尺測(cè)出了相鄰兩個(gè)點(diǎn)間距離,則該同學(xué)所選的紙帶是D（填

寫代號(hào)即可）

②在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)：

a、除已有的器材（方木板、白紙、彈簧秤、細(xì)繩套和鉛筆）外，還必須有刻度尺和圖釘。

b、要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須A

A.每次將橡皮條拉到同樣的位置

B.每次把橡皮條拉直

C.每次準(zhǔn)確讀出彈簧秤的示數(shù)

D.每次記準(zhǔn)細(xì)繩的方向。

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解析】①通過實(shí)驗(yàn)裝置的了解，我們可以認(rèn)為物體做的是自由落體運(yùn)動(dòng)。

已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却蠹s為為9.79m/s2

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：Ax=at2

所以相鄰的時(shí)間間隔位移之差△x=gt2=9.79X（0.02）2m=3.916mm。

從四個(gè)紙帶中，我們找出相鄰的時(shí)間間隔位移之差大約是3.916mm的紙帶，故選D。

②a、除已有的器材（方木板、白紙、彈簧秤、細(xì)繩套和鉛筆）外，還必須有刻度尺和圖釘。

b、要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，每次將橡皮條拉到同樣的位置，即用一個(gè)力與用兩個(gè)力的作用

效果相同。

故答案為：①D

②a、刻度尺圖釘

b、A

11.某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在

紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。其相鄰點(diǎn)間的距離如圖1所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的測(cè)

量點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s,（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

0就

1),6

3心5

l).5

OIm(Uos

圖2

（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器,根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，下列選項(xiàng)中:

A.時(shí)間間隔B.位移C.平均速度D.瞬時(shí)速度

我們可以從紙帶上直接得到的物理量是A,測(cè)量得到的物理量是B,通過計(jì)算能得到的物理量是

CDo

（2）每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出。

（3）試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，每隔0.1s測(cè)一次速度，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個(gè)點(diǎn)時(shí)

小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下表：

VBvcVDVEVF

數(shù)值（m/s）0.4000.4790.5600.6400.721

（4）將B、C、D、E、F,各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中，并在圖2中畫出小車的瞬時(shí)速度隨

時(shí)間變化的關(guān)系圖線。

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解析】（1）打點(diǎn)紙帶上任意相鄰的點(diǎn)間的時(shí)間間隔與交變電流的周期相同，所以可以從紙帶上直接得

到的物理量是時(shí)間間隔，利用刻度尺測(cè)量的是長(zhǎng)度，計(jì)算出的有平均速度和瞬時(shí)速度；

（2）山兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s,打點(diǎn)周期為0.02s,所以兩點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出；

（3）由平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可知：

%=芋二鏢產(chǎn)XM2Hs=。.4。。曲,

X

-B^D-=4,38+5,20X/1八02,m/,sm/,s=?0.4.7_9nm/.s,

2T2X0.1

—=5,20+&,99X10-2m/sm/s^0.560m/s,

2T2X0.1

也=5.99+6.80X10.2m/sm/s=0.640m/s,

2T2X0.1

-8u+l''--：'2X10-2m/sm/s=0.721m/s,

2T2X0.1

(4)利用得到的各點(diǎn)瞬時(shí)速度進(jìn)行描點(diǎn)連線,不在直線上的點(diǎn)要分居直線兩側(cè);

故答案為：(1)A,B,CD；(2)4；(3)0.400,0.479,0.560,0.640,0.721；(4)如上圖所示。

12.某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量重力加速度.

(1)請(qǐng)指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)：

①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源；②重物釋放時(shí)應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.

(2)該同學(xué)經(jīng)正確操作得到如圖乙所示的紙帶，取連續(xù)的六個(gè)打點(diǎn)A、B、C、D、E、F為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)

得點(diǎn)A到B、C、D、E、F的距離分別為h「h2.h3.h4,h5.若打點(diǎn)的頻率為f,則打E點(diǎn)時(shí)重物速度

(he-ho)f

3

的表達(dá)式為vE=_--g2—_；若分別計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度數(shù)值，并在坐標(biāo)系中畫出速度的

二次方(v2)與距離(h)的關(guān)系圖線，如圖丙所示，則重力加速度g=9.4m/s2.

(3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎禐?.8m/s2,你認(rèn)為該同學(xué)測(cè)量值存在偏差的主要原因是紙帶通過打點(diǎn)計(jì)

時(shí)器時(shí)的摩擦阻力.

【答案】見試題解答內(nèi)容

［解析］（1）①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源

②重物釋放時(shí)應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

（2）利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論

_XDF_（h5-h3）f

EtpF2

v2=2gh

速度的二次方v2與距離（h）的關(guān)系圖線的斜率為