2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)4研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)含解析魯科版

PAGE7-課時(shí)作業(yè)4試驗(yàn)：探討勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間：45分鐘1．某同學(xué)利用如圖甲所示裝置進(jìn)行“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的試驗(yàn)．(1)下列說法正確的有CD.A．試驗(yàn)起先前，須要墊高長(zhǎng)木板右端到合適角度，以平衡摩擦力B．鉤碼的質(zhì)量須要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C．小車釋放的位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離滑輪D．先接通電源，后釋放小車(2)試驗(yàn)中獲得一條紙帶，如圖乙所示，紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s1和s2，從圖中可讀出s1＝3.10cm，s2＝5.50(5.48～5.52均可)cm，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為50Hz，由此求得加速度的大小a＝2.40(2.38～2.42均可)m/s2.解析：(1)本試驗(yàn)是探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，因此在試驗(yàn)前并不須要平衡摩擦力，A錯(cuò)誤；只要鉤碼能牽引小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)即可，鉤碼的質(zhì)量不須要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，B錯(cuò)誤；為充分利用紙帶，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將小車由靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置釋放，C正確；試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，后釋放小車，D正確．(2)由讀數(shù)規(guī)則可知s2＝(9.60－4.10)cm＝5.50cm，由逐差法可知s2－s1＝at2，又t＝5T＝eq\f(5,f)，整理得a＝eq\f(s2－s1f2,25)，代入數(shù)據(jù)解得a＝2.40m/s2.2．由于當(dāng)年試驗(yàn)條件的限制，伽利略無(wú)法干脆對(duì)落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)探討．而今日，即使在中學(xué)試驗(yàn)室里，我們也可以通過試驗(yàn)來驗(yàn)證落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．如圖是某次試驗(yàn)中獲得的質(zhì)量為m的小球下落時(shí)的頻閃照片，頻閃間隔是eq\f(1,30)s．依據(jù)此照片可知(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：(1)小球在4.90cm位置處的速度大小為0.984m(2)小球下落的加速度大小為9.77m/s2解析：(1)從上向下，給小球編號(hào)，即為1、2、3、4、5，那么3是2與4的中間時(shí)刻，故v3＝eq\f(x24,2T)，x24＝(8.71－2.15)cm＝6.56cm；每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝eq\f(1,30)s，代入數(shù)據(jù)得v3＝0.984m/s；(2)設(shè)1與3之間的位移為x1,3與5之間的位移為x2，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論Δx＝at2得x2－x1＝at2(t是發(fā)生x1或x2這段位移所用的時(shí)間，即t＝eq\f(1,15)s)，代入數(shù)據(jù)得小球下落的加速度a＝9.77m/s2.3.愛好小組的同學(xué)們利用如圖甲所示的裝置探討勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．他們將質(zhì)量為m1的物體1與質(zhì)量為m2(m1<m2)的物體2通過輕繩懸掛在定滑輪上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在豎直方向上，物體1通過鐵夾與紙帶相連接．起先時(shí)物體1與物體2均處于靜止?fàn)顟B(tài)，之后將它們同時(shí)釋放．如圖乙所示為試驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條點(diǎn)跡清楚的紙帶，O是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D……是按打點(diǎn)先后依次依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，在相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用的溝通電頻率為50Hz.(1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1_s.(2)試驗(yàn)時(shí)要在接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源之后(選填“前”或“后”)釋放物體．(3)將各計(jì)數(shù)點(diǎn)至O點(diǎn)的距離依次記為x1、x2、x3、x4……測(cè)得x2＝1.60cm，x4＝6.40cm，請(qǐng)你計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小是0.24m(4)同學(xué)們依據(jù)測(cè)出的物體1上上升度x與相應(yīng)的時(shí)間t，描繪出如圖丙所示的x-t2圖線，由此可以求出物體的加速度大小為0.80m/s2解析：(1)因?yàn)橄噜弮蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s×5＝0.1s.(2)試驗(yàn)時(shí)要在接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源之后釋放物體．(3)打下C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小是vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(6.40－1.60,2×0.1)×10－2m/s＝0.24m/s.(4)因x＝eq\f(1,2)at2，故加速度的大小為a＝eq\f(2x,t2)＝eq\f(2×0.40,1.02)m/s2＝0.80m/s2.4．光電計(jì)時(shí)器也是一種探討物體運(yùn)動(dòng)狀況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光放射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以精確地把物體從起先擋光到擋光結(jié)束的時(shí)間記錄下來．圖乙中MN是水平桌面，Q是長(zhǎng)木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在長(zhǎng)木板適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出，長(zhǎng)木板頂端P點(diǎn)懸有一鉛錘，試驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從長(zhǎng)木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度為0.05mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊的寬度d，其示數(shù)如圖丙所示．(1)滑塊的寬度d＝1.010cm(2)滑塊通過光電門1時(shí)的速度v1＝1.0m/s，滑塊通過光電門2時(shí)的速度v2＝2.5(3)由此測(cè)得的瞬時(shí)速度v1和v2只是一個(gè)近似值，它們實(shí)質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些．解析：(1)d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm.(2)v1＝eq\f(d,t1)＝eq\f(1.010×10－2,1.0×10－2)m/s＝1.0m/sv2＝eq\f(d,t2)＝eq\f(1.010×10－2,4.0×10－3)m/s＝2.5m/s.(3)v1、v2實(shí)質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時(shí)的平均速度，要使瞬時(shí)速度的測(cè)量值更接近于真實(shí)值，可將滑塊的寬度減小一些．5．用光電門和數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)量自由落體的重力加速度．(1)裝置如圖所示，過程如下：①按圖將光電門A、B和電磁鐵安裝在支架上，調(diào)整它們的位置使三者在同一豎直線上．當(dāng)電磁鐵斷電釋放小球后，小球能順當(dāng)通過兩個(gè)光電門．②將數(shù)字計(jì)時(shí)器與光電門連接，再接通電磁鐵電源吸住小球，起先試驗(yàn)．切斷電磁鐵電源，小球落下．當(dāng)小球經(jīng)過光電門A，光路被切斷瞬間，起先計(jì)時(shí)；當(dāng)小球經(jīng)過光電門B，光路被切斷瞬間，停止計(jì)時(shí)．記錄數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間Δt.③用直尺測(cè)出小球起先下落的位置到兩個(gè)光電門中心的距離h1、h2.由此計(jì)算重力加速度的表達(dá)式為g＝eq\f(2\r(h2)－\r(h1)2,Δt2)(用Δt、h1、h2表示)．(2)請(qǐng)寫出一條能夠減小本試驗(yàn)誤差的方法：多次測(cè)量，求平均值(或換密度更大的小球進(jìn)行試驗(yàn)、適當(dāng)增加兩光電門間的距離)．解析：(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，小球經(jīng)過光電門A、B處的速度分別是vA＝eq\r(2gh1)和vB＝eq\r(2gh2)，加速度g＝eq\f(vB－vA,Δt)，代入解得g＝eq\f(2\r(h2)－\r(h1)2,Δt2).(2)減小本試驗(yàn)誤差的方法有：多次測(cè)量，求平均值；換密度更大的小球進(jìn)行試驗(yàn)；適當(dāng)增加兩光電門間的距離．6．利用圖(a)所示的裝置測(cè)量滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度，將木板固定在水平桌面上，光電門A固定在木板上靠近滑塊處，光電門B的位置可移動(dòng)，利用一根壓縮的短彈簧來彈開帶有遮光片的滑塊．試驗(yàn)步驟如下：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d，其示數(shù)如圖(b)所示，d＝0.860cm(2)兩個(gè)光電門同時(shí)連接計(jì)時(shí)器，讓滑塊從O位置彈開并沿木板向右滑動(dòng)，用計(jì)時(shí)器記錄遮光片從光電門A運(yùn)動(dòng)至光電門B所用的時(shí)間t，再用刻度尺測(cè)量A、B之間的距離s.則eq\f(s,t)表示滑塊在A至B段的平均速度的大?。?3)保持光電門A的位置不動(dòng)，逐次變更光電門B的位置，每次都使滑塊從O位置彈開，用計(jì)時(shí)器記錄每次相應(yīng)的t值，并用刻度尺測(cè)量A、B之間相應(yīng)的距離s.每次試驗(yàn)重復(fù)幾次測(cè)量后取平均值，這樣可以削減試驗(yàn)的偶然誤差(填“偶然”或“系統(tǒng)”)；(4)若用eq\f(s,t)－t圖象處理數(shù)據(jù)，所得圖象如圖(c)所示，則該圖線在eq\f(s,t)軸上的截距表示滑塊經(jīng)過光電門A(或A)時(shí)速度的大?。挥米鲌D法算出滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a＝2.4(2.2～2.6均算正確)m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)寬度d的讀數(shù)為8mm＋12×0.05mm＝8.60mm＝0.860cm；(2)eq\f(s,t)表示滑塊在A至B段的平均速度的大小；(3)每次試驗(yàn)重復(fù)幾次測(cè)量后取平均值，是為了減小人為操作造成的誤差，為偶然誤差；(4)若某同學(xué)做該試驗(yàn)時(shí)將光電門B的位置變更多次，光電門A的位置保持不變，畫出eq\f(s,t)－t圖線后，得出的縱軸截距的物理含義為滑塊經(jīng)過光電門A的瞬時(shí)速度；滑塊在摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，有s＝vAt－eq\f(1,2)at2，即eq\f(s,t)＝vA－eq\f(1,2)at，由題中圖象知，圖線的斜率k＝eq\f(1.13－1.80,0.66－0.08)m/s2＝－1.2m/s2，因此a＝－2k＝2.4m/s2.7．伽利略在《兩種新科學(xué)的對(duì)話》一書中，提出猜想：物體沿斜面下滑是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)他還用試驗(yàn)驗(yàn)證了該猜想．某小組依據(jù)伽利略描述的試驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，探究物體沿斜面下滑是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．試驗(yàn)操作步驟如下：①讓滑塊從距離擋板s處由靜止沿傾角為θ的斜面下滑，并同時(shí)打開右側(cè)裝置中的閥門，讓水箱中的水流到量筒中；②當(dāng)滑塊遇到擋板的同時(shí)關(guān)閉閥門(假設(shè)水流勻稱穩(wěn)定)；③記錄下量筒收集的水量V；④變更s，重復(fù)以上操作；⑤將測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄在表格中.次數(shù)123456s/m4.53.93.02.11.50.9V/mL9084625240(1)該試驗(yàn)用量筒中收集的水量來表示C.A．水箱中水的體積 B．水從水箱中流出的速度C．滑塊下滑的時(shí)間 D．滑塊下滑的位移(2)某同學(xué)漏填了第3組數(shù)據(jù)中量筒收集的水量V，若試驗(yàn)正常，則V＝73(71～75均算正確)mL；若保持下滑的距離s、傾角θ不變，增大滑塊的質(zhì)量，則水量V將不變(填“增加”“不變”或“削減”)；若保持下滑的距離s、滑塊質(zhì)量不變，增大傾角θ，則水量V將削減(填“增加”“不變”或“削減”)．(3)下列說法中不屬于該試驗(yàn)誤差來源的是C.A．水從水箱中流出不夠穩(wěn)定B．滑塊起先下滑和起先流水不同步C．選用的斜面不夠光滑D．選用了內(nèi)徑較大的量筒解析：(1)因?yàn)樗莿蚍Q穩(wěn)定地流出，所以流出的水的體積與時(shí)間成正比，所以該試驗(yàn)用量筒中收集的水量表示滑塊下滑的時(shí)間，C正確；(2)該運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，位移與時(shí)間的二次方成正比，即位移與水量的二次方成正比，即s＝kV2.依據(jù)1、3組數(shù)據(jù)可得s1＝kVeq