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)

1.（2019·高考全國(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(diǎn)間距逐漸增大，故先打A點(diǎn)。C點(diǎn)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(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度，電源頻率f＝50Hz，在紙帶上打出的點(diǎn)中，選出零點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，因保存不當(dāng)，紙帶被污染，如圖所示，A、B、C、D是本次排練的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，僅能讀出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離：sA＝16.6mm、sB＝126.5mm、sD＝若無(wú)法再做實(shí)驗(yàn)，可由以上信息推知：（1）相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為s。（2）打C點(diǎn)時(shí)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(gè)點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可知相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1s。（2）C點(diǎn)的瞬時(shí)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(yùn)動(dòng)的位移特征是相鄰的相等時(shí)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(yáng)模擬）某同學(xué)使用有透光狹縫的鋼條和光電計(jì)時(shí)器的裝置測(cè)量重力加速度（圖甲）。在鋼條下落過(guò)程中，鋼條擋住光源發(fā)出的光時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，透光時(shí)停止計(jì)時(shí)，若再次擋光，計(jì)時(shí)器將重新計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)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(cè)得先后兩段擋光時(shí)間t1和t2。（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量AB、AC的長(zhǎng)度，其中AB的長(zhǎng)度如圖乙所示，其值為mm。（2）若狹縫寬度忽略，該同學(xué)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(shí)值（選填“偏大”或“偏小”）。解析：（1）主尺刻度為74mm，游標(biāo)尺示數(shù)為eq\f(1,10)×3mm＝0.3mm，所以AB的長(zhǎng)度為74.3mm。（2）該同學(xué)求出的平均速度即為對(duì)應(yīng)過(guò)程中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度—時(shí)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(shí)際時(shí)間間隔變長(zhǎng)，所以代入測(cè)量的時(shí)間小于實(shí)際時(shí)間，測(cè)量的加速度比真實(shí)值偏大。答案：（1）74.3（2）eq\f(2（vBC－vAB）,t1＋t2)（3）偏大4.某同學(xué)現(xiàn)要利用氣墊導(dǎo)軌來(lái)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，其實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用游標(biāo)卡尺測(cè)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(dǎo)軌，使氣墊導(dǎo)軌處于水平位置。然后用跨過(guò)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(dǎo)軌的左端，并用手按住滑塊不動(dòng)；②調(diào)整輕質(zhì)滑輪，使輕繩處于水平位置；從氣墊導(dǎo)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(shí)記下滑塊的初始位置；③由靜止釋放滑塊，用光電門測(cè)出擋光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間t；④將滑塊重新置于初始位置，保持滑塊所掛的鉤碼個(gè)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(fù)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(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?；卮鹣铝袉栴}：（1）擋光片的寬度測(cè)量結(jié)果，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為d＝cm。（2）滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度a可根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)求。（3）據(jù)實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)時(shí)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(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標(biāo)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(yùn)動(dòng)，滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度a可根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(t))－veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))＝2ax來(lái)求。（3）滑塊在鉤碼的作用下沿水平桌面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度大小為v＝eq\f(d,t)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟如下：①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)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(dòng)的水滴。③用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度。④采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。（1）實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為30Hz，某同學(xué)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝m/s2；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8＝m/s。（結(jié)果都保留三位有效數(shù)字）乙（3）該實(shí)驗(yàn)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(guò)一個(gè)頻閃間隔運(yùn)動(dòng)到前一水滴的位置，可看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴，即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時(shí)，水滴仿佛不動(dòng)。（2）g＝eq\f(h810－h(huán)68,（\f(2,f)）2)＝eq\f([（43.