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專(zhuān)題70實(shí)驗(yàn)一:測(cè)量速度加速度-十年(2014-2023)高考物理真題分項(xiàng)匯編(全國(guó)通用)專(zhuān)題71實(shí)驗(yàn)一:測(cè)量速度加速度一、實(shí)驗(yàn)題1.(2023·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)某同學(xué)利用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。讓小車(chē)左端和紙帶相連。右端用細(xì)繩跨過(guò)定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落,帶動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。
(1)已知打出圖(b)中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為0.1s.以打出A點(diǎn)時(shí)小車(chē)位置為初始位置,將打出B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)小車(chē)的位移填到表中,小車(chē)發(fā)生對(duì)應(yīng)位移和平均速度分別為和,表中________cm,________。
位移區(qū)間ABACADAEAF6.6014.6034.9047.3066.073.087.394.6(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車(chē)平均速度隨時(shí)間的變化關(guān)系,如圖(c)所示。在答題卡上的圖中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)_____。
(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的圖線可視為一條直線,此直線用方程表示,其中________,________cm/s。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),得到打出A點(diǎn)時(shí)小車(chē)速度大小________,小車(chē)的加速度大小________。(結(jié)果用字母k、b表示)2.(2023·浙江·高考真題)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。①需要的實(shí)驗(yàn)操作有__________(多選);A.調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行B.傾斜軌道以補(bǔ)償阻力C.小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放D.先接通電源再釋放小車(chē)②經(jīng)正確操作后打出一條紙帶,截取其中一段如圖2所示。選取連續(xù)打出的點(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn),則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為_(kāi)_________。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為,則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車(chē)的速度大小為:__________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。3.(2022·北京·高考真題)某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量重力加速度,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為的交流電源上。使重錘自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點(diǎn)跡。挑出點(diǎn)跡清晰的一條紙帶,依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1,2,…,8,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)。分別測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離,并求出打點(diǎn)2,3,…,7時(shí)對(duì)應(yīng)的重錘的速度。在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系,根據(jù)重錘下落的速度作出圖線并求重力加速度。(1)圖2為紙帶的一部分,打點(diǎn)3時(shí),重錘下落的速度______________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(2)除點(diǎn)3外,其余各點(diǎn)速度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)已在圖3坐標(biāo)系中標(biāo)出,請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出速度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并作出圖線______________。(3)根據(jù)圖3,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的重力加速度______________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(4)某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間,注意到一水龍頭距地面較高,而且發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)節(jié)水龍頭閥門(mén)可實(shí)現(xiàn)水滴逐滴下落,并能控制相鄰水滴開(kāi)始下落的時(shí)間間隔,還能聽(tīng)到水滴落地時(shí)發(fā)出的清脆聲音。于是他計(jì)劃利用手機(jī)的秒表計(jì)時(shí)功能和刻度尺測(cè)量重力加速度。為準(zhǔn)確測(cè)量,請(qǐng)寫(xiě)出需要測(cè)量的物理量及對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法。_________________________4.(2022·江蘇·高考真題)小明利用手機(jī)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?,?shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖1所示,他將一根木條平放在樓梯臺(tái)階邊緣,小球放置在木條上,打開(kāi)手機(jī)的“聲學(xué)秒表”軟件,用鋼尺水平擊打木條使其轉(zhuǎn)開(kāi)后,小球下落撞擊地面,手機(jī)接收到鋼尺的擊打聲開(kāi)始計(jì)時(shí),接收到小球落地的撞擊聲停止計(jì)時(shí),記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時(shí)間間隔t,多次測(cè)量不同臺(tái)階距離地面的高度h及對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔t。(1)現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)選用______。A.鋼球
B.乒乓球
C.橡膠球(2)用分度值為的刻度尺測(cè)量某級(jí)臺(tái)階高度h的示數(shù)如圖2所示,則______。(3)作出圖線,如圖3所示,則可得到重力加速度______。(4)在圖1中,將手機(jī)放在木條與地面間的中點(diǎn)附近進(jìn)行測(cè)量,若將手機(jī)放在地面A點(diǎn),設(shè)聲速為v,考慮擊打聲的傳播時(shí)間,則小球下落時(shí)間可表示為_(kāi)_____(用h、t和v表示)。(5)有同學(xué)認(rèn)為,小明在實(shí)驗(yàn)中未考慮木條厚度,用圖像法計(jì)算的重力加速度g必然有偏差。請(qǐng)判斷該觀點(diǎn)是否正確,簡(jiǎn)要說(shuō)明理由______。5.(2022·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。從某時(shí)刻()開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi),該飛行器可視為沿直線運(yùn)動(dòng),每隔測(cè)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(wèn)題:(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時(shí)間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動(dòng),判斷的理由是:______;(2)當(dāng)時(shí),該飛行器速度的大小______;(3)這段時(shí)間內(nèi)該飛行器加速度的大小______(保留2位有效數(shù)字)。6.(2021·湖北·統(tǒng)考高考真題)某同學(xué)假期在家里進(jìn)行了重力加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。如圖(a)所示,將一根米尺豎直固定,在米尺零刻度處由靜止釋放實(shí)心小鋼球,小球下落途經(jīng)某位置時(shí),使用相機(jī)對(duì)其進(jìn)行拍照,相機(jī)曝光時(shí)間為s。由于小球的運(yùn)動(dòng),它在照片上留下了一條模糊的徑跡。根據(jù)照片中米尺刻度讀出小球所在位置到釋放點(diǎn)的距離H、小球在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離。計(jì)算出小球通過(guò)該位置時(shí)的速度大小v,進(jìn)而得出重力加速度大小g。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表∶次數(shù)12345/cm0.850.860.820.830.85v/(m·s-1)4.254.104.154.25H/m0.91810.94230.85300.88600.9231(1)測(cè)量該小球直徑時(shí),游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖(b)所示,小球直徑為_(kāi)_______mm。。(2)在第2次實(shí)驗(yàn)中,小球下落H=0.9423m時(shí)的速度大小v=________m/s(保留3位有效數(shù)字);第3次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮=________m/s2(保留3位有效數(shù)字)。(3)可以減小本實(shí)驗(yàn)重力加速度大小測(cè)量誤差的措施有_______。A.適當(dāng)減小相機(jī)的曝光時(shí)間B.讓小球在真空管中自由下落;C.用質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球代替實(shí)心鋼球7.(2021·天津·高考真題)某實(shí)驗(yàn)小組利用手機(jī)的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。為便于記錄小球各個(gè)時(shí)刻在斜面上的位置,將錄像中時(shí)間間隔為T(mén)的連續(xù)7幅畫(huà)面合成到同一張圖中,示意如圖。依次測(cè)得小球各相鄰位置間的距離為、、、、、。①寫(xiě)出小球在位置1的速度表達(dá)式___________。②要求充分利用測(cè)量數(shù)據(jù),寫(xiě)出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度表達(dá)式___________。③在測(cè)量小球相鄰位置間距時(shí)由于實(shí)驗(yàn)者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是___________誤差。(填“偶然”或“系統(tǒng)”)8.(2017·全國(guó)·高考真題)某探究小組為了研究小車(chē)在桌面上的直線運(yùn)動(dòng),用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前,將該計(jì)時(shí)器固定在小車(chē)旁,如圖(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí),保持桌面水平,用手輕推一下小車(chē)。在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下91個(gè)小水滴)(1)由圖(b)可知,小車(chē)在桌面上是______(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的;(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)到圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_____m/s,加速度大小為_(kāi)_____m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)9.(2020·江蘇·統(tǒng)考高考真題)疫情期間“停課不停學(xué)”,小明同學(xué)在家自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究。用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻,得到分幀圖片,利用圖片中小球的位置來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?,?shí)驗(yàn)裝置如題圖1所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球,其中最適合用作實(shí)驗(yàn)中下落物體的是_____。(2)下列主要操作步驟的正確順序是_____。(填寫(xiě)各步驟前的序號(hào))①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球,從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三角架上,調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開(kāi)手機(jī)攝像功能,開(kāi)始攝像(3)停止攝像,從視頻中截取三幀圖片,圖片中的小球和刻度如題圖2所示。已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為,刻度尺的分度值是,由此測(cè)得重力加速度為_(kāi)____。(4)在某次實(shí)驗(yàn)中,小明釋放小球時(shí)手稍有晃動(dòng),視頻顯示小球下落時(shí)偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片,_____(選填“仍能”或“不能”)用(3)問(wèn)中的方法測(cè)出重力加速度。10.(2019·全國(guó)·高考真題)甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中,甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球,乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照.已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片.(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息,在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是_______.(填正確答案標(biāo)號(hào))A.米尺
B.秒表
C.光電門(mén)
D.天平(2)簡(jiǎn)述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法.答:________________________________________________(3)實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,則該地的重力加速度大小為g=___m/s2.(保留2位有效數(shù)字)11.(2019·全國(guó)·高考真題)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究.物塊拖動(dòng)紙帶下滑,打出的紙帶一部分如圖所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz,紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫(huà)出.在ABCDE五個(gè)點(diǎn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是______點(diǎn),在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為_(kāi)_____m/s(保留3位有效數(shù)字);物塊下滑的加速度大小為_(kāi)____m/s2(保留2位有效數(shù)字).12.(2017·全國(guó)·高考真題)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系.使用的器材有:斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器.實(shí)驗(yàn)步驟如下:①如圖(a),將光電門(mén)固定在斜面下端附近,將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置,令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑;②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí),用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt;③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度[如圖(b)所示],表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小,求出;④將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同,令滑塊由靜止開(kāi)始下滑,重復(fù)步驟②、③;⑤多次重復(fù)步驟④;⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出v-Δt圖,如圖(c)所示.完成下列填空:(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門(mén)時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小,則與vA、a和Δt的關(guān)系式為=________.(2)由圖(c)可求得vA=______cm/s,a=______cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)13.(2015·重慶·高考真題)同學(xué)們利用如圖所示方法估測(cè)反應(yīng)時(shí)間.首先,甲同學(xué)捏住直尺上端,使直尺保持豎直狀態(tài),直尺零刻度線位于乙同學(xué)的兩指之間.當(dāng)乙看見(jiàn)甲放開(kāi)直尺時(shí),立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度讀數(shù)為,則乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間為_(kāi)________(重力加速度為).基于上述原理,某同學(xué)用直尺制作測(cè)量反應(yīng)時(shí)間的工具,若測(cè)量范圍為0~0.4s,則所用直尺的長(zhǎng)度至少為_(kāi)______cm(取10m/s2);若以相等時(shí)間間隔在該直尺的另一面標(biāo)記出表示反應(yīng)時(shí)間的刻度線,則每個(gè)時(shí)間間隔在直尺上對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度是________的(選填“相等”或“不相等”).14.(2018·海南·高考真題)學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)小組使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量重力加速度大?。畬?shí)驗(yàn)時(shí),他們先測(cè)量分液漏斗下端到水桶底部的距離s;然后使漏斗中的水一滴一滴地下落,調(diào)整閥門(mén)使水滴落到桶底發(fā)出聲音的同時(shí),下一滴水剛好從漏斗的下端滴落;用秒表測(cè)量第1個(gè)水滴從漏斗的下端滴落至第n個(gè)水滴落到桶底所用的時(shí)間t.(1)重力加速度大小可表示為g=_____(用s、n、t表示);(2)如果某次實(shí)驗(yàn)中,s=0.90m,n=30,t=13.0s,則測(cè)得的重力加速度大小g=________m/s2;(保留2位有效數(shù)字)(3)寫(xiě)出一條能提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議:____________________.15.(2018·江蘇·高考真題)某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量重力加速度g.細(xì)繩跨過(guò)固定在鐵架臺(tái)上的輕質(zhì)滑輪,兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘.實(shí)驗(yàn)操作如下:①用米尺量出重錘1底端距地面的高度H;②在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼;③左手將重錘2壓在地面上,保持系統(tǒng)靜止.釋放重錘2,同時(shí)右手開(kāi)啟秒表,在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí),記錄下落時(shí)間;④重復(fù)測(cè)量3次下落時(shí)間,取其平均值作為測(cè)量值t.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)步驟④可以減小對(duì)下落時(shí)間t測(cè)量的_______(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差.(2)實(shí)驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多,主要是為了________.A.使H測(cè)得更準(zhǔn)確B.使重錘1下落的時(shí)間長(zhǎng)一些C.使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2MD.使細(xì)繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等(3)滑輪的摩擦阻力會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差.現(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差,可以在重錘1上粘上橡皮泥,調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其________下落.(4)使用橡皮泥改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后,重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,并測(cè)出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0.用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量和已知量(M、H、m、m0、t)表示g,則g=_________.16.(2018·北京·高考真題)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.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(chē)沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng),重復(fù)幾次.b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t=0),然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖2中A、B、C、D、E、F……所示.c.通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度,分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d.以速度v為縱軸、時(shí)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.結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你完成下列任務(wù):(1)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(含砝碼)(2)在圖3中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫(huà)出v-t圖像_____________.(3)觀察v-t圖像,可以判斷小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng),其依據(jù)是___________.v-t圖像斜率的物理意義是______________________.(4)描繪v-t圖像前,還不知道小車(chē)是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng).用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從理論上講,對(duì)△t的要求是______(選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”);從實(shí)驗(yàn)的角度看,選取的△x大小與速度測(cè)量的誤差______(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).(5)早在16世紀(jì)末,伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的.當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí),為此他設(shè)計(jì)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(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí),分析說(shuō)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(shí)間均勻變化的_____________________.17.(2018·全國(guó)·高考真題)甲、乙兩同學(xué)通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間.實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L(zhǎng)的木尺上端,讓木尺自然下垂.乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處,但未碰到尺),準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺.(2)甲在不通知乙的情況下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子.若夾住尺子的位置刻度為L(zhǎng)1,重力加速度大小為g,則乙的反應(yīng)時(shí)間為_(kāi)_______(用L、L1和g表示).(3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm,乙的反應(yīng)時(shí)間為_(kāi)_________s.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(4)寫(xiě)出一條提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議:___________.18.(2017·浙江·高考真題)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中(1)下列說(shuō)法中不正確或不必要的是______(填字母).A.長(zhǎng)木板的一端必須墊高,使小車(chē)在不掛鉤碼時(shí)能在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)B.連接鉤碼和小車(chē)的細(xì)線應(yīng)與長(zhǎng)木板保持平行C.小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,后釋車(chē)D.選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),必須從紙帶上第一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始(2)圖1是實(shí)驗(yàn)中打下的一段紙帶.算出計(jì)數(shù)點(diǎn)2的速度大小為_(kāi)_______,并在圖2中標(biāo)出,其余計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、4、5對(duì)應(yīng)的小車(chē)瞬時(shí)速度大小在圖2中已標(biāo)出.(3)作圖___并求得小車(chē)的加速度大小為_(kāi)______19.(2016·天津·高考真題)某同學(xué)利用圖示裝置研究小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng).(1)實(shí)驗(yàn)中必要的措施是______.A.細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行
B.先接通電源再釋放小車(chē)C.小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量
D.平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力(2)他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn),圖中未畫(huà)出).s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm.則小車(chē)的加速度a=______m/s2(要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù)),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB=______m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)20.(2015·廣東·高考真題)某同學(xué)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。①?qǐng)完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟:按圖(a)安裝實(shí)驗(yàn)器材并連接電源;豎直提起系起有重物的紙帶,使重物___________(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)計(jì)時(shí)器下端;___________,___________,使重物自由下落;關(guān)閉電源,取出紙帶;換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)。②圖(b)和(c)是實(shí)驗(yàn)獲得的兩條紙帶,應(yīng)選取___________(填“b”或“c”)來(lái)計(jì)算重力加速度。在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下,得到的結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,主要原因是空氣阻力和___________。21.(2015·江蘇·高考真題)某同學(xué)探究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電。(1)下列實(shí)驗(yàn)操作中,不正確的有____________。A.將銅管豎直地固定在限位孔的正下方B.紙帶穿過(guò)限位孔,壓在復(fù)寫(xiě)紙下面C.用手捏緊磁鐵保持靜止,然后輕輕地松開(kāi)讓磁鐵下落D.在磁鐵下落的同時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(2)該同學(xué)按正確的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(記為“實(shí)驗(yàn)①”),將磁鐵從管口處釋放,打出一條紙帶,取開(kāi)始下落的一段,確定一合適的點(diǎn)為O點(diǎn),每隔一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),標(biāo)為1,2,…,8。用刻度尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離,記錄在紙帶上,如圖2所示。計(jì)算相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)間的平均速度v,,粗略地表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度,抄入下表。請(qǐng)將表中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整。位置12345678v-(cm/s)24.533.837.8_39.539.839.839.8(3)分析上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知:在這段紙帶記錄的時(shí)間內(nèi),磁鐵運(yùn)動(dòng)速度的變化情況是____________;磁鐵受到阻尼作用的變化情況是______。(4)該同學(xué)將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作(記為“實(shí)驗(yàn)②”),結(jié)果表明磁鐵下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾乎相同。請(qǐng)問(wèn)實(shí)驗(yàn)②是為了說(shuō)明什么?對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果可得到什么結(jié)論?____________
專(zhuān)題71實(shí)驗(yàn)一:測(cè)量速度加速度一、實(shí)驗(yàn)題1.(2023·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)某同學(xué)利用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。讓小車(chē)左端和紙帶相連。右端用細(xì)繩跨過(guò)定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落,帶動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。
(1)已知打出圖(b)中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為0.1s.以打出A點(diǎn)時(shí)小車(chē)位置為初始位置,將打出B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)小車(chē)的位移填到表中,小車(chē)發(fā)生對(duì)應(yīng)位移和平均速度分別為和,表中________cm,________。
位移區(qū)間ABACADAEAF6.6014.6034.9047.3066.073.087.394.6(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車(chē)平均速度隨時(shí)間的變化關(guān)系,如圖(c)所示。在答題卡上的圖中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)_____。
(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的圖線可視為一條直線,此直線用方程表示,其中________,________cm/s。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),得到打出A點(diǎn)時(shí)小車(chē)速度大小________,小車(chē)的加速度大小________。(結(jié)果用字母k、b表示)【答案】24.0080.0
70.059.0b2k【詳解】(1)[1]根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)可得[2]平均速度為(2)[3]根據(jù)第(1)小題結(jié)果補(bǔ)充表格和補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)圖像得
(3)[4][5]從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的圖線可視為一條直線,圖像為
此直線用方程表示,由圖像可知其中,(4)[6][7]小球做勻變速直線運(yùn)動(dòng),由位移公式,整理得即故根據(jù)圖像斜率和截距可得,2.(2023·浙江·高考真題)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。①需要的實(shí)驗(yàn)操作有__________(多選);A.調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行B.傾斜軌道以補(bǔ)償阻力C.小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放D.先接通電源再釋放小車(chē)②經(jīng)正確操作后打出一條紙帶,截取其中一段如圖2所示。選取連續(xù)打出的點(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn),則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為_(kāi)_________。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為,則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車(chē)的速度大小為:__________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。【答案】ACD2.751.48【詳解】①[1]A.實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行,選項(xiàng)A正確;B.該實(shí)驗(yàn)只要使得小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)即可,不需要傾斜軌道補(bǔ)償阻力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C.為了充分利用紙帶,則小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放,選項(xiàng)C正確;D.先接通電源再釋放小車(chē),選項(xiàng)D正確。故選ACD。②[2][3]計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為2.75。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為,則打點(diǎn)周期T=0.02s,則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車(chē)的速度大小為3.(2022·北京·高考真題)某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量重力加速度,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為的交流電源上。使重錘自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點(diǎn)跡。挑出點(diǎn)跡清晰的一條紙帶,依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1,2,…,8,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)。分別測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離,并求出打點(diǎn)2,3,…,7時(shí)對(duì)應(yīng)的重錘的速度。在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系,根據(jù)重錘下落的速度作出圖線并求重力加速度。(1)圖2為紙帶的一部分,打點(diǎn)3時(shí),重錘下落的速度______________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(2)除點(diǎn)3外,其余各點(diǎn)速度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)已在圖3坐標(biāo)系中標(biāo)出,請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出速度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并作出圖線______________。(3)根據(jù)圖3,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的重力加速度______________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(4)某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間,注意到一水龍頭距地面較高,而且發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)節(jié)水龍頭閥門(mén)可實(shí)現(xiàn)水滴逐滴下落,并能控制相鄰水滴開(kāi)始下落的時(shí)間間隔,還能聽(tīng)到水滴落地時(shí)發(fā)出的清脆聲音。于是他計(jì)劃利用手機(jī)的秒表計(jì)時(shí)功能和刻度尺測(cè)量重力加速度。為準(zhǔn)確測(cè)量,請(qǐng)寫(xiě)出需要測(cè)量的物理量及對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法。_________________________【答案】1.159.79見(jiàn)解析【詳解】(1)[1]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為的交流電源上,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn),則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間為紙帶做自由落體運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)3時(shí)的瞬時(shí)速度等于點(diǎn)2到點(diǎn)4之間的平均速度,由紙帶數(shù)據(jù)可知(2)[2]做出圖像如圖所示(3)[3]根據(jù),可知根據(jù)圖像可知其斜率為重力加速度,則有(4)[4]需要測(cè)量的物理量:水滴下落的高度h和下落的時(shí)間t。測(cè)量h的方法:用刻度尺測(cè)量水龍頭出水口到地面的高度,多次測(cè)量取平均值;測(cè)量t的方法:調(diào)節(jié)水龍頭閥門(mén),使一滴水開(kāi)始下落的同時(shí),恰好聽(tīng)到前一滴水落地時(shí)發(fā)出的清脆聲音。用手機(jī)測(cè)量n滴水下落的總時(shí)間,則4.(2022·江蘇·高考真題)小明利用手機(jī)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖1所示,他將一根木條平放在樓梯臺(tái)階邊緣,小球放置在木條上,打開(kāi)手機(jī)的“聲學(xué)秒表”軟件,用鋼尺水平擊打木條使其轉(zhuǎn)開(kāi)后,小球下落撞擊地面,手機(jī)接收到鋼尺的擊打聲開(kāi)始計(jì)時(shí),接收到小球落地的撞擊聲停止計(jì)時(shí),記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時(shí)間間隔t,多次測(cè)量不同臺(tái)階距離地面的高度h及對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔t。(1)現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)選用______。A.鋼球
B.乒乓球
C.橡膠球(2)用分度值為的刻度尺測(cè)量某級(jí)臺(tái)階高度h的示數(shù)如圖2所示,則______。(3)作出圖線,如圖3所示,則可得到重力加速度______。(4)在圖1中,將手機(jī)放在木條與地面間的中點(diǎn)附近進(jìn)行測(cè)量,若將手機(jī)放在地面A點(diǎn),設(shè)聲速為v,考慮擊打聲的傳播時(shí)間,則小球下落時(shí)間可表示為_(kāi)_____(用h、t和v表示)。(5)有同學(xué)認(rèn)為,小明在實(shí)驗(yàn)中未考慮木條厚度,用圖像法計(jì)算的重力加速度g必然有偏差。請(qǐng)判斷該觀點(diǎn)是否正確,簡(jiǎn)要說(shuō)明理由______。【答案】A61.209.55不正確,理由見(jiàn)解析【詳解】(1)[1]為了減小空氣阻力等誤差影響,應(yīng)該選用材質(zhì)密度較大的小鋼球,故選A。(2)[2]刻度尺的分度值為1mm,估讀到分度值的下一位,由圖可知h=61.20cm;(3)[3]根據(jù)可知故在圖像中斜率表示重力加速度,則根據(jù)圖線有(4)[4]下落過(guò)程中聲音傳播的時(shí)間為則小球下落的時(shí)間為(5)[5]設(shè)木條厚度為H,則臺(tái)階距離地面的高度h1時(shí)的時(shí)間為t1,高度h2時(shí)的時(shí)間為t2;則根據(jù)前面的分析有可知與H無(wú)關(guān)。5.(2022·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。從某時(shí)刻()開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi),該飛行器可視為沿直線運(yùn)動(dòng),每隔測(cè)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(wèn)題:(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時(shí)間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動(dòng),判斷的理由是:______;(2)當(dāng)時(shí),該飛行器速度的大小______;(3)這段時(shí)間內(nèi)該飛行器加速度的大小______(保留2位有效數(shù)字)?!敬鸢浮肯噜?s內(nèi)的位移之差接近?x=80m54779【詳解】(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(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng);(2)[2]當(dāng)x=507m時(shí)飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度,則(3)[3]根據(jù)6.(2021·湖北·統(tǒng)考高考真題)某同學(xué)假期在家里進(jìn)行了重力加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。如圖(a)所示,將一根米尺豎直固定,在米尺零刻度處由靜止釋放實(shí)心小鋼球,小球下落途經(jīng)某位置時(shí),使用相機(jī)對(duì)其進(jìn)行拍照,相機(jī)曝光時(shí)間為s。由于小球的運(yùn)動(dòng),它在照片上留下了一條模糊的徑跡。根據(jù)照片中米尺刻度讀出小球所在位置到釋放點(diǎn)的距離H、小球在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離。計(jì)算出小球通過(guò)該位置時(shí)的速度大小v,進(jìn)而得出重力加速度大小g。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表∶次數(shù)12345/cm0.850.860.820.830.85v/(m·s-1)4.254.104.154.25H/m0.91810.94230.85300.88600.9231(1)測(cè)量該小球直徑時(shí),游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖(b)所示,小球直徑為_(kāi)_______mm。。(2)在第2次實(shí)驗(yàn)中,小球下落H=0.9423m時(shí)的速度大小v=________m/s(保留3位有效數(shù)字);第3次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮=________m/s2(保留3位有效數(shù)字)。(3)可以減小本實(shí)驗(yàn)重力加速度大小測(cè)量誤差的措施有_______。A.適當(dāng)減小相機(jī)的曝光時(shí)間B.讓小球在真空管中自由下落;C.用質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球代替實(shí)心鋼球【答案】15.754.309.85AB【分析】本題考查重力加速度的測(cè)量,意在考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解以及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力?!驹斀狻浚?)[1]由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知,小球的直徑為(2)[2][3]由題意可知,小球下落H=0.9423m時(shí)的速度由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得(3)[4]A.小球下落一定高度時(shí)的瞬時(shí)速度近似為曝光時(shí)間內(nèi)的平均速度,曝光時(shí)間越短,曝光時(shí)間內(nèi)的平均速度越接近瞬時(shí)速度,實(shí)驗(yàn)誤差越小,故A正確;B.讓小球在真空管中自由下落,可減小空氣阻力的影響,可減小實(shí)驗(yàn)誤差,故B正確;C.質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球代替實(shí)心鋼球時(shí),鋁球體積更大,阻力對(duì)鋁球的影響較大,實(shí)驗(yàn)誤差較大,故C錯(cuò)誤。7.(2021·天津·高考真題)某實(shí)驗(yàn)小組利用手機(jī)的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。為便于記錄小球各個(gè)時(shí)刻在斜面上的位置,將錄像中時(shí)間間隔為T(mén)的連續(xù)7幅畫(huà)面合成到同一張圖中,示意如圖。依次測(cè)得小球各相鄰位置間的距離為、、、、、。①寫(xiě)出小球在位置1的速度表達(dá)式___________。②要求充分利用測(cè)量數(shù)據(jù),寫(xiě)出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度表達(dá)式___________。③在測(cè)量小球相鄰位置間距時(shí)由于實(shí)驗(yàn)者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是___________誤差。(填“偶然”或“系統(tǒng)”)【答案】偶然【詳解】①[1]勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,中間時(shí)刻速度等于平均速度,所以1位置的速度為②[2]題中要求充分利用數(shù)據(jù),利用逐差法求解加速度,則解得加速度為③[3]讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是人為因素造成的,屬于偶然誤差?!军c(diǎn)睛】一般來(lái)說(shuō),偶然誤差是主觀因素引起的誤差,比如讀數(shù)錯(cuò)誤,操作錯(cuò)誤等;系統(tǒng)誤差是客觀因素造成的,比如測(cè)量工具本身的精確度不夠,測(cè)量方法帶來(lái)的不可避免的誤差等。8.(2017·全國(guó)·高考真題)某探究小組為了研究小車(chē)在桌面上的直線運(yùn)動(dòng),用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前,將該計(jì)時(shí)器固定在小車(chē)旁,如圖(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí),保持桌面水平,用手輕推一下小車(chē)。在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下91個(gè)小水滴)(1)由圖(b)可知,小車(chē)在桌面上是______(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的;(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)到圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_____m/s,加速度大小為_(kāi)_____m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)【答案】從右向左0.38m/s0.15m/s2【詳解】(1)[1]由于用手輕推一下小車(chē),則小車(chē)做減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)桌面上連續(xù)6個(gè)水滴的位置,可知,小車(chē)從右向左做減速運(yùn)動(dòng)。(2)[2]已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下91個(gè)小水滴,那么各點(diǎn)時(shí)間間隔為根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度,有[3]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式可以求出加速度,得那么加速度的大小為0.15m/s2。9.(2020·江蘇·統(tǒng)考高考真題)疫情期間“停課不停學(xué)”,小明同學(xué)在家自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究。用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻,得到分幀圖片,利用圖片中小球的位置來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)裝置如題圖1所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球,其中最適合用作實(shí)驗(yàn)中下落物體的是_____。(2)下列主要操作步驟的正確順序是_____。(填寫(xiě)各步驟前的序號(hào))①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球,從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三角架上,調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開(kāi)手機(jī)攝像功能,開(kāi)始攝像(3)停止攝像,從視頻中截取三幀圖片,圖片中的小球和刻度如題圖2所示。已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為,刻度尺的分度值是,由此測(cè)得重力加速度為_(kāi)____。(4)在某次實(shí)驗(yàn)中,小明釋放小球時(shí)手稍有晃動(dòng),視頻顯示小球下落時(shí)偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片,_____(選填“仍能”或“不能”)用(3)問(wèn)中的方法測(cè)出重力加速度?!敬鸢浮啃′撉颌佗邰堍?.61(9.5~9.7)仍能【詳解】(1)要測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣刃枰M量減小空氣阻力的影響,所以密度大體積小的小鋼球最適合;(2)要完成實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)該將刻度尺豎直固定在墻上,安裝好三腳架,調(diào)整好手機(jī)攝像頭的位置;因?yàn)橄侣鋾r(shí)間很短,所以一定要先打開(kāi)攝像頭開(kāi)始攝像,然后在將小球從刻度尺旁靜止釋放,故順序?yàn)棰佗邰堍冢?3)由三張圖片讀出小球所在位置的刻度分別為2.50cm,26.50cm,77.20cm;小球做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)可得(4)因?yàn)榫退阈∏蚱x了豎直方向,但是小球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)依然是自由落體運(yùn)動(dòng),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響,故仍能用前面的方法測(cè)量出重力加速度。10.(2019·全國(guó)·高考真題)甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中,甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球,乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照.已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片.(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息,在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是_______.(填正確答案標(biāo)號(hào))A.米尺
B.秒表
C.光電門(mén)
D.天平(2)簡(jiǎn)述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法.答:________________________________________________(3)實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,則該地的重力加速度大小為g=___m/s2.(保留2位有效數(shù)字)【答案】A將米尺豎直放置,使小球下落時(shí)盡量靠近米尺.9.7【詳解】此實(shí)驗(yàn)用數(shù)碼相機(jī)替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,故實(shí)驗(yàn)原理是相同的,仍然需要米尺來(lái)測(cè)量點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離;就本實(shí)驗(yàn)而言,因?yàn)槭遣煌掌?所以是測(cè)量連續(xù)幾張照片上小球位置之間的距離;加速度求解仍然用逐差法計(jì)算,注意是bc與ab之間的距離差.11.(2019·全國(guó)·高考真題)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究.物塊拖動(dòng)紙帶下滑,打出的紙帶一部分如圖所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz,紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫(huà)出.在ABCDE五個(gè)點(diǎn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是______點(diǎn),在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為_(kāi)_____m/s(保留3位有效數(shù)字);物塊下滑的加速度大小為_(kāi)____m/s2(保留2位有效數(shù)字).【答案】A0.2330.75【詳解】分析可知,物塊沿傾斜長(zhǎng)木板最勻加速直線運(yùn)動(dòng),紙帶上的點(diǎn)跡,從A到E,間隔越來(lái)越大,可知,物塊跟紙帶的左端相連,紙帶上最先打出的是A點(diǎn);在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打C點(diǎn)瞬間,物塊的速度;根據(jù)逐差法可知,物塊下滑的加速度.故本題正確答案為:A;0.233;0.75.12.(2017·全國(guó)·高考真題)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系.使用的器材有:斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器.實(shí)驗(yàn)步驟如下:①如圖(a),將光電門(mén)固定在斜面下端附近,將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置,令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑;②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí),用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt;③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度[如圖(b)所示],表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小,求出;④將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同,令滑塊由靜止開(kāi)始下滑,重復(fù)步驟②、③;⑤多次重復(fù)步驟④;⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出v-Δt圖,如圖(c)所示.完成下列填空:(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門(mén)時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小,則與vA、a和Δt的關(guān)系式為=________.(2)由圖(c)可求得vA=______cm/s,a=______cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)【答案】【詳解】(1)設(shè)擋光片末端到達(dá)光電門(mén)的速度為v,則由速度時(shí)間關(guān)系可知:,且
聯(lián)立解得:;(2)由圖(c)結(jié)合幾何關(guān)系可求得,,即.【點(diǎn)睛】此題主要考查學(xué)生對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律的運(yùn)用能力;解題時(shí)要搞清實(shí)驗(yàn)的原理,能通過(guò)運(yùn)動(dòng)公式找到圖象的函數(shù)關(guān)系,結(jié)合圖象的截距和斜率求解未知量.13.(2015·重慶·高考真題)同學(xué)們利用如圖所示方法估測(cè)反應(yīng)時(shí)間.首先,甲同學(xué)捏住直尺上端,使直尺保持豎直狀態(tài),直尺零刻度線位于乙同學(xué)的兩指之間.當(dāng)乙看見(jiàn)甲放開(kāi)直尺時(shí),立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度讀數(shù)為,則乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間為_(kāi)________(重力加速度為).基于上述原理,某同學(xué)用直尺制作測(cè)量反應(yīng)時(shí)間的工具,若測(cè)量范圍為0~0.4s,則所用直尺的長(zhǎng)度至少為_(kāi)______cm(取10m/s2);若以相等時(shí)間間隔在該直尺的另一面標(biāo)記出表示反應(yīng)時(shí)間的刻度線,則每個(gè)時(shí)間間隔在直尺上對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度是________的(選填“相等”或“不相等”).【答案】80不相等【詳解】試題分析:(1)刻度尺下降時(shí)間,即為乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間,刻度尺做自由落體運(yùn)動(dòng),故有,解得(2)刻度尺下降4s所下落的高度為,故長(zhǎng)度至少為,在相等時(shí)間間隔通過(guò)的位移是不斷增加的,所以每個(gè)時(shí)間間隔在直尺上對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度是不相等的.考點(diǎn):考查額自由落體運(yùn)動(dòng)【名師點(diǎn)睛】直尺做的是自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)計(jì)算下降的時(shí)間,直尺下降的時(shí)間就是人的反應(yīng)時(shí)間,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析相等時(shí)間間隔內(nèi)位移的變化規(guī)律14.(2018·海南·高考真題)學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)小組使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量重力加速度大小.實(shí)驗(yàn)時(shí),他們先測(cè)量分液漏斗下端到水桶底部的距離s;然后使漏斗中的水一滴一滴地下落,調(diào)整閥門(mén)使水滴落到桶底發(fā)出聲音的同時(shí),下一滴水剛好從漏斗的下端滴落;用秒表測(cè)量第1個(gè)水滴從漏斗的下端滴落至第n個(gè)水滴落到桶底所用的時(shí)間t.(1)重力加速度大小可表示為g=_____(用s、n、t表示);(2)如果某次實(shí)驗(yàn)中,s=0.90m,n=30,t=13.0s,則測(cè)得的重力加速度大小g=________m/s2;(保留2位有效數(shù)字)(3)寫(xiě)出一條能提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議:____________________.【答案】9.6“適當(dāng)增大n”或“多次測(cè)量取平均值”【分析】本題考查一個(gè)利用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)【詳解】(1)已知第1個(gè)水滴從漏斗的下端滴落至第n個(gè)水滴落到桶底所用的時(shí)間t,所以一個(gè)水滴從漏斗的下端滴落到桶底所用的時(shí)間,所以,故(2)2(3)提高精度可以提高測(cè)量時(shí)間的精度和距離的精度,也可以適當(dāng)增大n,或多測(cè)幾次取平均.15.(2018·江蘇·高考真題)某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量重力加速度g.細(xì)繩跨過(guò)固定在鐵架臺(tái)上的輕質(zhì)滑輪,兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘.實(shí)驗(yàn)操作如下:①用米尺量出重錘1底端距地面的高度H;②在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼;③左手將重錘2壓在地面上,保持系統(tǒng)靜止.釋放重錘2,同時(shí)右手開(kāi)啟秒表,在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí),記錄下落時(shí)間;④重復(fù)測(cè)量3次下落時(shí)間,取其平均值作為測(cè)量值t.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)步驟④可以減小對(duì)下落時(shí)間t測(cè)量的_______(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差.(2)實(shí)驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多,主要是為了________.A.使H測(cè)得更準(zhǔn)確B.使重錘1下落的時(shí)間長(zhǎng)一些C.使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2MD.使細(xì)繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等(3)滑輪的摩擦阻力會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差.現(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差,可以在重錘1上粘上橡皮泥,調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其________下落.(4)使用橡皮泥改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后,重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,并測(cè)出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0.用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量和已知量(M、H、m、m0、t)表示g,則g=_________.【答案】(1)偶然(2)B(3)勻速(4)【詳解】本題考查重力加速度的測(cè)量,意在考查考生的實(shí)驗(yàn)探究能力.(1)時(shí)間測(cè)量是人為操作快慢和讀數(shù)問(wèn)題帶來(lái)的誤差,所以屬于偶然誤差.(2)由于自由落體的加速度較大,下落H高度的時(shí)間較短,為了減小測(cè)量時(shí)間的實(shí)驗(yàn)誤差,就要使重錘下落的時(shí)間長(zhǎng)一些,因此系統(tǒng)下降的加速度要小,所以小鉤碼的質(zhì)量要比重錘的質(zhì)量小很多.(3)為了消除滑輪的摩擦阻力,可用橡皮泥粘在重錘1上,輕拉重錘放手后若系統(tǒng)做勻速運(yùn)動(dòng),則表示平衡了阻力.(3)根據(jù)牛頓第二定律有,又,解得.點(diǎn)睛:本題以連接體運(yùn)動(dòng)為背景考查重力加速度的測(cè)量,解題的關(guān)鍵是要弄清該實(shí)驗(yàn)的原理,再運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析得出減小誤差的方法.16.(2018·北京·高考真題)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.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(chē)沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng),重復(fù)幾次.b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t=0),然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖2中A、B、C、D、E、F……所示.c.通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度,分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d.以速度v為縱軸、時(shí)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.結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你完成下列任務(wù):(1)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(含砝碼)(2)在圖3中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫(huà)出v-t圖像_____________.(3)觀察v-t圖像,可以判斷小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng),其依據(jù)是___________.v-t圖像斜率的物理意義是______________________.(4)描繪v-t圖像前,還不知道小車(chē)是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng).用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從理論上講,對(duì)△t的要求是______(選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”);從實(shí)驗(yàn)的角度看,選取的△x大小與速度測(cè)量的誤差______(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”).(5)早在16世紀(jì)末,伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的.當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí),為此他設(shè)計(jì)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(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí),分析說(shuō)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(shí)間均勻變化的_____________________.【答案】AC如圖所示:小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化加速度越小越好有關(guān)如果小球的初速度為0,其速度,那么它通過(guò)的位移x∝t2.因此,只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間,就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化.【詳解】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需用交流電源;為了計(jì)算速度需要利用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度.故需要的儀器選AC(2)利用所給點(diǎn)跡描點(diǎn)連線,得圖像其中C點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3T,縱坐標(biāo)為(3)結(jié)合圖像可以看出小球速度隨時(shí)間均勻變化,所以小球做勻加速運(yùn)動(dòng),圖像的斜率代表了運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度(4)越小,則越接近計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,所以越小越好,計(jì)算速度需要用到的測(cè)量值,所以大小與速度測(cè)量的誤差有關(guān).(5)如果小球的初速度為0,其速度,那么它通過(guò)的位移x∝t2.因此,只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間,就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化.(要檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的,可以檢驗(yàn)小球運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的平方成正比,利用滴水可以得到小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,并測(cè)出小球在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移,則可以驗(yàn)證.)點(diǎn)睛:本題考查了速度與與時(shí)間得關(guān)系,速度沒(méi)有辦法直接測(cè)量,所以要利用物理關(guān)系轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)換成我們能夠測(cè)量的量,然后在來(lái)驗(yàn)證速度與時(shí)間得關(guān)系.17.(2018·全國(guó)·高考真題)甲、乙兩同學(xué)通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間.實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L(zhǎng)的木尺上端,讓木尺自然下垂.乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處,但未碰到尺),準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺.(2)甲在不通知乙的情況下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子.若夾住尺子的位置刻度為L(zhǎng)1,重力加速度大小為g,則乙的反應(yīng)時(shí)間為_(kāi)_______(用L、L1和g表示).(3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm,乙的反應(yīng)時(shí)間為_(kāi)_________s.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(4)寫(xiě)出一條提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議:___________.【答案】0.20多次測(cè)量取平均值;初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子【詳解】試題分析
本題主要考查自由落體運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),意在考查考生靈活運(yùn)用教材知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.(2)根據(jù)題述,在乙的反應(yīng)時(shí)間t內(nèi),尺子下落高度h=L-L1,由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,h=gt2,解得t=.(3)代入數(shù)據(jù)得:t=0.20s.(4)多次測(cè)量取平均值;初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子點(diǎn)睛測(cè)量反應(yīng)時(shí)間是教材上的小實(shí)驗(yàn),此題以教材小實(shí)驗(yàn)切入,難度不大.18.(2017·浙江·高考真題)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中(1)下列說(shuō)法中不正確或不必要的是______(填字母).A.長(zhǎng)木板的一端必須墊高,使小車(chē)在不掛鉤碼時(shí)能在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)B.連接鉤碼和小車(chē)的細(xì)線應(yīng)與長(zhǎng)木板保持平行C.小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,后釋車(chē)D.選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),必須從紙帶上第一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始(2)圖1是實(shí)驗(yàn)中打下的一段紙帶.算出計(jì)數(shù)點(diǎn)2的速度大小為_(kāi)_______,并在圖2中標(biāo)出,其余計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、4、5對(duì)應(yīng)的小車(chē)瞬時(shí)速度大小在圖2中已標(biāo)出.(3)作圖___并求得小車(chē)的加速度大小為_(kāi)______【答案】AD0.58-0.61見(jiàn)解析1.43~1.53【詳解】(1)[1]A.探究小車(chē)的速度與時(shí)間的變化,并沒(méi)有要求小車(chē)只在拉力作用下運(yùn)動(dòng),即平衡摩擦力不是必要的,A不是必要的,符合題意;B、連接小車(chē)的細(xì)繩需要與木板平行,否則就要涉及到繩子拉力分解問(wèn)題,即拉力是一個(gè)變力,B是必要的,不符合題意;C.操作時(shí)應(yīng)先開(kāi)電源再釋放小車(chē),C是必要的,不符合題意;D.在處理紙帶時(shí),由于第一點(diǎn)并不確定,因此常常將前面的點(diǎn)去掉,從清晰可辨的點(diǎn)取點(diǎn)后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),D不是必要的,符合題意;故選AD。(2)[2]根據(jù)圖中x1=3.80cm=0.0380m,x3=15.70cm=0.1570m,所以有(3)[3]根據(jù)描點(diǎn)作一條過(guò)原點(diǎn)的直線,如圖所示[4]直線的斜率即為小車(chē)的加速度,所以加速度為19.(2016·天津·高考真題)某同學(xué)利用圖示裝置研究小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng).(1)實(shí)驗(yàn)中必要的措施是______.A.細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行
B.先接
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