高考物理一輪復習-實驗一-研究勻變速直線運動

1.（2019·高考全國卷Ⅰ）某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究。物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是點。在打出C點時物塊的速度大小為m/s（保留三位有效數(shù)字）；物塊下滑的加速度大小為m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。解析：物塊加速下滑，因此打點間距逐漸增大，故先打A點。C點的速度vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(4.65×10－2,2×0.1)m/s≈0.233m/s。由圖知xAB＝1.20cmxBC＝xAC－xAB＝1.95cmxCD＝xAD－xAC＝2.70cmxDE＝xAE－xAD＝3.45cm由逐差法得a＝eq\f(xDE＋xCD－（xAB＋xBC）,4T2)＝0.75m/s2。答案：A0.2330.752.（2021·福建福清高三質(zhì)檢）某同學用打點計時器測量做勻變速直線運動的物體的加速度，電源頻率f＝50Hz，在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，因保存不當，紙帶被污染，如圖所示，A、B、C、D是本次排練的4個計數(shù)點，僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：sA＝16.6mm、sB＝126.5mm、sD＝若無法再做實驗，可由以上信息推知：（1）相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為s。（2）打C點時物體的速度大小為m/s（保留兩位有效數(shù)字）。（3）物體的加速度大小為（用sA、sB、sD和f表示）。解析：（1）電源的頻率為50Hz，知每隔0.02s打一個點，每隔4個點取1個計數(shù)點，可知相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為0.1s。（2）C點的瞬時速度等于BD段的平均速度，則vC＝eq\f(sBD,2T)＝2.5m/s。（3）勻加速運動的位移特征是相鄰的相等時間間隔內(nèi)的位移以aT2均勻增大，有sBC＝sAB＋aT2，sCD＝sBC＋aT2＝sAB＋2aT2，sBD＝2sAB＋3aT2，則a＝eq\f(（sD－sB）－2（sB－sA）,3T2)＝eq\f(（sD－3sB＋2sA）f2,75)。答案：（1）0.1（2）2.5（3）eq\f(（sD－3sB＋2sA）f2,75)3.（2021·四川綿陽模擬）某同學使用有透光狹縫的鋼條和光電計時器的裝置測量重力加速度（圖甲）。在鋼條下落過程中，鋼條擋住光源發(fā)出的光時，計時器開始計時，透光時停止計時，若再次擋光，計時器將重新計時。實驗中該同學將鋼條豎直置于一定高度（下端A高于光控開關(guān)），由靜止釋放，測得先后兩段擋光時間t1和t2。（1）用游標卡尺測量AB、AC的長度，其中AB的長度如圖乙所示，其值為mm。（2）若狹縫寬度忽略，該同學利用vAB＝eq\f(AB,t1)、vBC＝eq\f(BC,t2)，求出vAB和vBC后，則重力加速度g＝。（3）若狹縫寬度不能忽略，仍然按照（2）的方法得到的重力加速度值比其真實值（選填“偏大”或“偏小”）。解析：（1）主尺刻度為74mm，游標尺示數(shù)為eq\f(1,10)×3mm＝0.3mm，所以AB的長度為74.3mm。（2）該同學求出的平均速度即為對應過程中間時刻的瞬時速度，根據(jù)勻變速直線運動速度—時間關(guān)系可知：g＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(2（vBC－vAB）,t1＋t2)。（3）若狹縫寬度不能忽略，則實際時間間隔變長，所以代入測量的時間小于實際時間，測量的加速度比真實值偏大。答案：（1）74.3（2）eq\f(2（vBC－vAB）,t1＋t2)（3）偏大4.某同學現(xiàn)要利用氣墊導軌來研究勻變速直線運動規(guī)律，其實驗裝置如圖甲所示，其實驗步驟如下：①用游標卡尺測出擋光片的寬度d。按圖甲安裝好器材，并調(diào)節(jié)好氣墊導軌，使氣墊導軌處于水平位置。然后用跨過輕質(zhì)定滑輪的輕繩一端與鉤碼相連，另一端與滑塊相連，再將滑塊置于氣墊導軌的左端，并用手按住滑塊不動；②調(diào)整輕質(zhì)滑輪，使輕繩處于水平位置；從氣墊導軌上的刻度尺上讀出滑塊與光電門之間的距離s（鉤碼到地面的高度大于滑塊與光電門之間的距離），同時記下滑塊的初始位置；③由靜止釋放滑塊，用光電門測出擋光片經(jīng)過光電門的時間t；④將滑塊重新置于初始位置，保持滑塊所掛的鉤碼個數(shù)不變，改變光電門的位置從而改變滑塊與光電門之間的距離s，多次重復步驟③，重物到地面的高度大于滑塊與光電門之間的距離；⑤整理好多次實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)?；卮鹣铝袉栴}：（1）擋光片的寬度測量結(jié)果，游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為d＝cm。（2）滑塊在運動過程中的加速度a可根據(jù)勻變速運動的規(guī)律來求。（3）據(jù)實驗數(shù)據(jù)最后得到了如圖丙所示的eq\f(1,t2)s圖像，由圖像可求得滑塊運動時的加速度a＝m/s2。（g取10m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）解析：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標尺讀數(shù)為0.05×4mm＝0.20mm，則讀數(shù)為5mm＋0.20mm＝5.20mm（2）滑塊在鉤碼的作用下沿水平桌面做勻加速直線運動，滑塊在運動過程中的加速度a可根據(jù)勻變速運動的規(guī)律veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(t))－veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＝2ax來求。（3）滑塊在鉤碼的作用下沿水平桌面做勻加速直線運動，經(jīng)過光電門時的瞬時速度大小為v＝eq\f(d,t)，由勻變速直線運動規(guī)律得v2＝2as，解得a＝eq\f(1,2s)（eq\f(d,t)）2，由上式可得eq\f(1,t2)＝eq\f(2a,d2)·s，由此可知圖像的斜率為k＝eq\f(2a,d2)。由圖像可知圖像的斜率為k＝2.0×104m－1·s－2，所以滑塊的加速度為a＝eq\f(k·d2,2)＝eq\f(2.0×104×（0.520×10－2）2,2)m/s2＝0.270m/s2。答案：（1）0.520（2）veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(t))－veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＝2ax（3）0.2705.在暗室中用如圖甲所示裝置做“測定重力加速度”的實驗。實驗器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。具體實驗步驟如下：①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會以一定的頻率一滴滴地落下。②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動的水滴。③用豎直放置的米尺測得各個水滴所對應的刻度。④采集數(shù)據(jù)進行處理。（1）實驗中看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）實驗中觀察到水滴“固定不動”時的閃光頻率為30Hz，某同學讀出其中比較遠的水滴到第一個水滴的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測得當?shù)刂亓铀俣萭＝m/s2；第8個水滴此時的速度v8＝m/s。（結(jié)果都保留三位有效數(shù)字）乙（3）該實驗存在的系統(tǒng)誤差可能有（答出一條即可）：__________________________________________________________________。解析：（1）后一水滴經(jīng)過一個頻閃間隔運動到前一水滴的位置，可看到一串仿佛固定不動的水滴，即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時，水滴仿佛不動。（2）g＝eq\f(h810－h(huán)68,（\f(2,f)）2)＝eq\f([（43.