2024高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)題型突破練含解析

PAGE6-試驗(yàn)一探討勻變速直線運(yùn)動(dòng)熱點(diǎn)一教材原型試驗(yàn)【典例1】(2024·全國(guó)卷Ⅰ)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)行探討。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)器所用溝通電的頻率為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)未畫出。在A、B、C、D、E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)。

【解析】物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑,相等時(shí)間內(nèi)的間距越來(lái)越大,所以在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是A點(diǎn)。依據(jù)紙帶可知sAB=12.0mm、sBC=19.5mm、sCD=27.0mmvC=sBD2T=19=0.233m/s。Δs=sDE-sCD=sCD-sBC=sBC-sAB=7.a=ΔsT2=7.5mm(0.答案:A0.2330.75【解題通法】測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度的方法(1)圖象法。①先依據(jù)“平均速度”法求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度vn=sn②作v-t圖象,求出圖象的斜率即物體的加速度。(2)利用位移差公式。①sn+1-sn=aT2得a=sn+1-s②逐差法:若紙帶上選出多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),可用逐差法求加速度a=(s熱點(diǎn)二創(chuàng)新型試驗(yàn)光電門【典例2】(1)在DIS試驗(yàn)中,通過(guò)測(cè)量遮光板的寬度以及用光電計(jì)時(shí)器測(cè)量遮光板通過(guò)光電門時(shí)遮光的時(shí)間,可以求得速度,該速度本質(zhì)上是________(選填“平均速度”或“瞬時(shí)速度”)。若運(yùn)動(dòng)物體從同一位置起先運(yùn)動(dòng),而遮光板的寬度不同,在表中的四個(gè)速度中,哪個(gè)更接近于物體通過(guò)光電門瞬間的速度?__________(選填“①”“②”“③”或“④”)。

①Δs=0Δt=0.043101sΔsΔt=0.464②Δs=0Δt=0.032640sΔsΔt=0.459③Δs=0Δt=0.021869sΔsΔt=0.457④Δs=0Δt=0.011160sΔsΔt=0.448(2)“用DIS測(cè)定加速度”的試驗(yàn)中,通過(guò)位移傳感器獲得小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖(a)所示。小車在AB區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可視為_(kāi)_________運(yùn)動(dòng),此區(qū)域內(nèi)小車的加速度a=__________m/s2。

(3)如圖(b)所示,為測(cè)量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)小車的加速度,將寬度均為b的遮光板A、B固定在小車上,測(cè)得二者間距為d。當(dāng)小車勻加速經(jīng)過(guò)光電門時(shí),測(cè)得兩遮光板A、B先后經(jīng)過(guò)的時(shí)間Δt1和Δt2,則小車加速度a=__________。

【創(chuàng)新點(diǎn)分析】試驗(yàn)器材由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器變?yōu)楣怆婇T,與現(xiàn)代試驗(yàn)室中的器材相配套。【解析】(1)通過(guò)測(cè)量遮光板的寬度以及用光電計(jì)時(shí)器測(cè)量遮光板通過(guò)光電門時(shí)遮光的時(shí)間這一方法求得運(yùn)動(dòng)物體的速度,該速度本質(zhì)是平均速度。時(shí)間取得越短,平均速度越趨近于瞬時(shí)速度,可知第④個(gè)速度更接近物體通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度。(2)由圖可知圖象AB部分為傾斜的直線,因此小車在AB區(qū)域內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng);圖象的斜率的肯定值等于小車的加速度大小,因此有a=ΔvΔt=1.0-0(3)A通過(guò)光電門時(shí)小車的速度v1=bΔB通過(guò)光電門時(shí)小車的速度v2=bΔt2,依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移關(guān)系有v22解得小車的加速度為a=b22d[1答案:(1)平均速度④(2)勻加速直線1.6(3)b22d[1測(cè)定重力加速度【典例3】(2024·全國(guó)卷Ⅲ)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)重力加速度的試驗(yàn)。試驗(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得必要的信息,在此試驗(yàn)中還必需運(yùn)用的器材是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.米尺 B.秒表 C.光電門 D.天平(2)簡(jiǎn)述你選擇的器材在本試驗(yàn)中的運(yùn)用方法。答:___________________________________________________。

(3)試驗(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=__________【創(chuàng)新點(diǎn)分析】試驗(yàn)器材由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器變?yōu)閿?shù)碼相機(jī),與實(shí)際生活聯(lián)系緊密,更接地氣。【解析】(1)此試驗(yàn)用數(shù)碼相機(jī)替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,故試驗(yàn)原理是相同的,仍舊須要米尺來(lái)測(cè)量點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離,故選A。(2)米尺在本試驗(yàn)中的運(yùn)用方法為:將米尺豎直放置,使小球下落時(shí)盡量靠近米尺,這樣便于測(cè)量連續(xù)幾張照片上小球位置之間的距離。(3)利用逐差法Δs=aT2求加速度a。則g=a=ΔsT2=(58.答案:(1)A(2)將米尺豎直放置,使小球下落時(shí)盡量靠近米尺(3)9.7st-t圖象【典例4】利用圖甲所示的裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度。一斜面上安裝有兩個(gè)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(dòng)。當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時(shí),與兩個(gè)光電門都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時(shí)間t。變更光電門甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量,每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止起先下滑,并用米尺測(cè)量甲、乙之間的距離s,登記相應(yīng)的t值;所得數(shù)據(jù)如表所示。 s/m0.5000.6000.7000.8000.9000.950t/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4st/m·s1.711.621.551.451.341.22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(guò)光電門乙時(shí)的瞬時(shí)速度vt、測(cè)量值s和t四個(gè)物理量之間所滿意的關(guān)系式是______________。

(2)依據(jù)表中給出的數(shù)據(jù),在圖乙給出的坐標(biāo)紙上畫出st-t(3)由所畫出的st-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)。【創(chuàng)新點(diǎn)分析】試驗(yàn)原理創(chuàng)新,不是作常見(jiàn)的v-t圖象,而是st-t【解析】(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=v0t+12at2=(vt-at)t+12at2=-12at2+vtt,變形為st=-12at+vt,從今式可知(2)依據(jù)題目供應(yīng)的數(shù)據(jù)描點(diǎn),然后用