高考物理一輪復(fù)習 第一章 直線運動 第4講 實驗 研究勻變速直線運動檢測-人教版高三物理試題

第4講實驗：研究勻變速直線運動

基礎(chǔ)鞏固

1.（2016北京海淀期中，11）實驗課上同學們利用打點計時器等器材,研究小車做勻變速直線運動的規(guī)律。

其中一個小組的同學從所打的幾條紙帶中選取了一條點跡清晰的紙帶，如圖所示。圖中0、A、B、C、D

是按打點先后順序依次選取的計數(shù)點,在紙帶上選定的相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個打出的點沒有畫

出。

CoABcJTT

單位:cmLEO-、______I

y.oi

---------------------18.01----------------------*1

V--------------------------------------2R.R1----------------------------------d

（1）打點計時器使用的交流電頻率為50Hz,則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為s;

（2）由圖中的數(shù)據(jù)可知,打點計時器打下C點時小車運動的速度大小是m/s,小車運動的加速度

大小是m/s2?（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

2.某同學利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動。

①實驗中，必要的措施是。

A.細線必須與長木板平行

B.先接通電源再釋放小車

C.小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量

D.平衡小車與長木板間的摩擦力

②他實驗時將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所

示（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出）。si=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,si=5.97

cm,S5=6.78cm,se=7.64cm=則小車的加速度2=m/s?（要求充分利用測量的數(shù)據(jù)），打點計時器在

打B點時小車的速度VB=m/so（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

綜合提能

1.(2016北京東城期末,14)興趣小組的同學們利用如圖1所示的裝置“研究勻變速直線運動的規(guī)律”。

他們將質(zhì)量為nu的物體1與質(zhì)量為m?的物體2通過輕繩懸掛在定滑輪上,打點計時器固定在豎直

方向上,物體1通過鐵夾與紙帶相連接。開始時物體1與物體2均處于靜止狀態(tài),之后將它們同時釋放。

圖1

圖2所示為實驗中打點計時器打出的一條點跡清晰的紙帶,0是打點計時器打下的第一個點,A、B、C、

D…是按打點先后順序依次選取的計數(shù)點,在相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出。打點計時器使用

的交流電頻率為50Hzo

)ffff'

單位:cmLiT?,

p"——----------J

圖2

(1)相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為；

(2)實驗時要在接通打點計時器之釋放物體(選填"前”或“后”)；

(3)將各計數(shù)點至0點的距離依次記為Si、S2、S3、S4…，測得S2=l.60cm,S4=6.40cm,請你計算打點

計時器打下C點時物體的速度大小是m/s;

(4)同學們根據(jù)測出的物體1上升高度s與相應(yīng)的時間t,描繪出如圖3所示的s-tZ圖線，由此可以求

出物體的加速度大小為m/s2o

2.光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,a、b分別是光電門的激光

發(fā)射和接收裝置,當有物體從a、b間通過時,光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的

時間記錄下來。現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面,Q是長木

板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，

長木板頂端P點懸有一鉛錘。實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下,光電門1、2各自連接的計時器顯示

的擋光時間分別為LOXKTs和4.OXl(rso用精度為0.05mm的游標卡尺測量滑塊的寬度d,其示數(shù)

如圖丙所示。

IIIIIIIIIII

101520

丙

(1)滑塊的寬度d=cmo

(2)滑塊通過光電門1時的速度v尸m/s,滑塊通過光電門2時的速度歸m/so(結(jié)

果保留兩位有效數(shù)字)

(3)由此測得的瞬時速度vi和vz只是一個近似值,它們實質(zhì)上是通過光電門1和2時的,要

使瞬時速度的測量值更接近于真實值,可將的寬度減小一些。

3.某同學用如圖所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動。實驗步驟如下：

打點計時器

接電源

77/77777777777"7777777/77777777

a.安裝好實驗器材。

b.接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動,重復(fù)幾次。選出一條點跡比較清晰的紙帶，

舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每兩個打點間隔取一個計數(shù)點,如圖中0、1、2、…、6點所

C.測量1、2、3、…、6計數(shù)點到0計數(shù)點的距離，分別記作：X1、X2、X3、…、x6o

d.通過測量和計算,該同學判斷出小車沿斜面做勻加速直線運動。

e.分別計算出xi、xz、X3、…、xe與對應(yīng)時間的比值‘1、’2、‘3、…、’6。

XXX

f.以:為縱坐標、t為橫坐標,標出：與對應(yīng)時間t的坐標點,畫出1-t圖線。

結(jié)合上述實驗步驟,請你完成下列任務(wù)：

①實驗中，除打點計時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和

器材中，必須使用的有和。（填選項代號）

A.電壓合適的50Hz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F.重錘

②將分度值為1mm的刻度尺的0刻線與0計數(shù)點對齊,0、1、2、5計數(shù)點所在位置如圖所示，則x?=

cm,X5=cmo

01cm23

111山1111!?u1111111111111111111

2

③該同學在圖中已標出1、3、4、6計數(shù)點對應(yīng)的坐標點，請你在該圖中標出與2、5兩個計數(shù)點對

X

應(yīng)的坐標點,并畫出it圖線。

10152025

X

④根據(jù)t-t圖線判斷,在打0計數(shù)點時，小車的速度Vo=m/s;它在斜面上運動的加速度a=

2

m/so

答案精解精析

基礎(chǔ)鞏固

l.AA、B在豎直下落過程中與墻面沒有彈力，所以也沒有摩擦力,A、B均做自由落體運動，處于完全失

重狀態(tài)，均只受重力，故A正確。

2.C對三根繩子的結(jié)點進行受力分析如圖所示,FA與FB合成的合力與Fc等大反向，由力的三角形各邊關(guān)

系得FA>FC>FB=

3.答案

B以球為研究對象,分析其受力情況:重力mg、繩對球的拉力R和墻壁對球的支持力Fz,根據(jù)平衡條件三

個力的合力為零保持不變,運用合成法,結(jié)合幾何知識有:

mg

Fi=cosO,F2=mgtan9

把繩OA的長度加長一些，則9減小，可知Fi減小,用減小,A、C、D錯誤,B正確。

4.C對物塊進行受力分析，如圖甲所示，物塊受到豎直向下的重力、水平向右的推力以及垂直于斜面向

上的支持力,三力平衡可畫出力的三角形,如圖乙所示,根據(jù)力的三角形可知F<G<N,故C正確。

5.D將兩小球及彈簧B視為整體進行受力分析有

FC=FAsin30°

Fc=kxc

pA=kxs

FA:Fc=l：sin30°=2：1

XA?Xc=2.1

故D正確,A、B、C錯誤。

6.C小物塊在斜面上勻速上升時楔形物塊保持靜止,兩物體都處于平衡狀態(tài),把小物塊與楔形物塊看成

一個整體,受力如圖所示,故有FN=(M+m)g-Fsin9。

7.A玻璃球受到重力和碗的支持力，因其做勻速圓周運動,重力和支持力的合力提供向心力，向心力并

不是它實際受到的單獨的一個力,A項正確。

8.AC對于四、m?和輕彈簧組成的系統(tǒng)受力分析如圖，由平衡條件知:

水平方向：f=Fcos9

豎直方向：N+Fsin9=mig+m2g

得N=mig+m2g-Fsin。，正確選項為A、C?

9.答案(1)圖見解析

(2)100N(3)0.2

解析對木箱受力分析如圖所示

木箱勻速運動,根據(jù)平衡條件有:

Fcos9-f=0

Fsin9+N-mg=0

設(shè)木箱對地面的正壓力為N'

則N=N,f=uN'

解得N=100N,Li=0.2

綜合提能

1.B施加F后,球和木塊受力分別如圖甲、乙,N「=G+F,N'=N「tan0,由牛頓第三定律知N=N'=(G+F)tan

0,f=fJ=Ni=Nsin0=(G+F)tan。，則知施加力F后N、f均增大。

N'

甲7.

2.D斜面對物體的摩擦力會隨F的大小變化而變化。

圖1圖2圖3

當F=mgtana時,物體的受力情況如圖1所示，此時重力mg、水平力F、支持力N的合力為零，斜

面對物體的摩擦力f=0?

當F>mgtana時,物體的受力情況如圖2所示，此時f的方向為沿斜面向下,N、f的合力Fi在N的

左側(cè),此時B>a。

當F〈mgtana時,物體的受力情況如圖3所示，此時f的方向為沿斜面向上,N、f的合力儲在N的

右側(cè)(但沒有超過豎直方向)，此時B〈a。

2m+M

3.BD系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，以整體為研究對象，在豎直方向:2Ff=(2m+M)g,Ff=2g,與兩擋板間距離無

關(guān),B正確；以點。為研究對象，受力如圖，擋板間的距離稍許增大后，硬桿00卜002之間的夾角6變

Mg

TMg

ee9

cos—2cos——

大,F=2=2變大，又FN=Fsin2變大，則木塊與擋板間正壓力FN變大,D正確。

4.BD系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),連接a和b的繩的張力大小「等于物塊a的重力G