2013届高三物理一轮配套练习1.4实验研究匀变速直线运动新人教版必修1

第四节 实验:研究匀变速直线运动

随堂演练巩固

1.”研究匀变速直线运动”的实验中,使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz),得到如下图所示的纸带.图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来,下列表述正确的是( )

A.实验时应先放开纸带再接通电源 B.(x6?x1)等于(x2?x1)的6倍

C.从纸带可求出计数点B对应的速率

D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s

【解析】 中间时刻瞬时速度等于全程的平均速度,所以vB?x2?x32T

?所以C正确

?x6?x1?5(x2?x1)?所以B错误,相邻计数点间的时间间隔是0.1 s,D错误,按照实验要求应

该先开通电源再放开纸带,所以A错误. 【答案】 C

2.(2011广东汕尾模拟)在”研究匀变速直线运动”的实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度如下:

为了算出加速度,合理的方法是( ) A.根据任意两个计数点的速度,用公式a??v?t算出加速度

B.根据实验数据画出vt图,量出其倾角??由公式a=tan?算出加速度 C.根据实验数据画出vt图,由图线上间隔较远的两点所对应的速度,用公式a?D.依次算出通过连续两个计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度 【解析】 根据任意两个计数点的速度用公式a??v?t?v?t算出加速度

算出加速度的偶然误差较大,A不合理;vt

?v?t图中a并不等于tan??B不合理;由图线上间隔较远的两点对应的速度,利用公式a?算出的

加速度偶然误差小,即C合理;依次算出通过连续两个计数点间的加速度,算出平均值作为小车

的加速度,实际只相当于用了第1组和第6组两组数据,偶然误差仍然较大,D不合理. 【答案】 C

3.如图所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.

(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为______. (2)ABCD是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中读出A、B两点间距s=______;C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字).

【解析】 纸带上打相邻两点的时间间隔等于交变电源的周期,也等于频率的倒数,为0.02 s;读A、B两点间距时,先以毫米为单位读,为7.0 mm,转换为厘米为0.70 cm;C点的瞬时速度等于BD段的平均速度.

【答案】 (1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s

4.某同学在做”探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,打点计时器所用电源的频率是50 Hz,在实验中得到一条点迹清晰的纸带,他把某一点记作O,再选依次相邻的6个点作为测量点,分别标以A、B、C、D、E和F,如下图所示.

(1)如果测得C、D两点相距2.70 cm,D、E两点相距2.90 cm,则在打D点时小车的速度是_____m/s. (2)该同学分别算出打各点时小车的速度,然后根据数据在v-t坐标系中描点(如图所示),由此可求得小车的加速度a=_______ m/s.

2

【解析】 (1)根据匀变速直线运动的规律,打D点的速度等于CE段的平均速度,即

5?60?10vD?CE2T?2?0?02

?2

(2)根据描点作一条过原点的直线,直线的斜率即为小车的加速度.图象如图所示,求出加速度为5.00 m/s.

2

【答案】 (1)1.40 (2)5.00

5.(2011江苏无锡模拟)在做”研究匀变速直线运动”的实验中

(1)实验室提供了以下器材:打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计.其中在本实验中不需要的器材是_______. (2)如图所示是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的时间间隔T=0.02 s,其中x1?7.05 cm、

x2?7.68 cm、x3?8.33 cm、x4?、x5?9.61 cm、x6?10.26 cm.

下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度.

(3)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线.

2(4)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出的小车的加速度a= ______m/s. 【解析】 (1)本实验中不需要测量力的大小,因此不需要的器材是弹簧测力计. (2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知:

vD?x3?x42T?(8?33?8?95)?10?2m2?0?1s?0.864 m/s

同理可得vE?0.928 m/s.

(3)小车的速度—时间关系图线如图所示.

(4)在v-t图象中,图线的斜率表示加速度的大小,则

a??v?t?(0.64?0.01) m/s2

【答案】 (1)弹簧测力计 (2)0.864 0.928 (3)见解析图 (4)(0.64?0.01)

6.实验中,如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s.

(1)根据纸带可判定小车做_______运动.

(2)根据纸带计算各点瞬时速度:vD?_____m/s?vC?_____m/s?vB?_______m/s.在如图所示坐标中作出小车的vt图线,并根据图线求出a=______.

(3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度是_______m/s,此速度的物理意义是________. 【解析】 (1)根据纸带提供的数据可知sBC?sAB?sCD?sBC?sDE?sCD?在误差范围内相等,故判断小车做匀加速运动(2)根据vt?v可知

2

vD?vC?(105?60?27?60)?10?20?2(60?30?7?50)?10?20?2 m/s=3.90 m/s

m/s=2.64 m/s

vB?27?60?10?20?2 m/s=1.38 m/s

根据图线斜率知a=12.60 m/s2.

(3)由图知:交点的速度为0.1 m/s,表示零时刻小车经过A点的速度. 【答案】 (1)匀加速 (2)3.90 2.64

2

(3)0.12 表示零时刻小车经过A点的速度

7.光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如下图(a)所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来.现利用图(b)所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数,图中MN是水平桌面,Q是长木板与桌面的接触点,1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出,长木板顶端P点悬有一铅锤,实验时,让滑块从长木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0?10?2 s和4.0?10?3 s.用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d,其示数如图(c)所示. (1)滑块的宽度d=________ cm.

(2)滑块通过光电门1时的速度v1?______m/s,滑块通过光电门2时的速度v2?______m/s.(结果保留两位有效数字)

(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值,它们实质上是通过光电门1和2时的________,

要使瞬时速度的测量值更接近于真实值,可将__________的宽度减小一些.

【解析】 (1)d=10 mm+0.05 mm?2?10.10 mm=1.010 cm

?10 m/s=1.0 m/s (2)v1?td1?1?1010?0?10?2?2

v2?dt2?10 m/s=2.5 m/s ?1?4010?0?10?3?2(3)v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度,要使瞬时速度的测量值更接近于真实值,

可将滑块的宽度减小一些.

【答案】 (1)1.010 (2)1.0 2.5 (3)平均速度 滑块

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