高考物理一轮总复习 课时强化作业4 实验一 研究匀变速直线运动 新人教版

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。 课时强化作业四实验一研究匀变速直线运动1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到一条纸带如图所示，A、B、C、D、E、F为相邻的6个计数点，若相邻两计数点的时间间隔为0.1 s，则粗测小车的加速度为_m/s2，B点的瞬时速度为_m/s. 解析：根据匀变速直线运动的推论公式xmxn(mn)aT2可以求出加速度的大小加速度a m/s21.58 m/s2.根据匀变速直线运动速度时间公式得，vBvAaT，由匀变速直线运动的速度位移公式得vv2axAB，联立两式解得，vB0.359 m/s.答案：1.580.3592如图1是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点. (1)OD间的距离为_(2)如图2是根据实验数据绘出的st2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，则由此图可算出加速度为_m/s2(保留3位有效数字)解析：(1)刻度尺需要估读到下一位，分析图1可知，实验所用的是毫米刻度尺，读数时估读到0.1 mm. OD间的距离为12.0 mm.(2)根据匀变速直线运动的位移时间公式得，sat2，分析图2可知，st2图象的斜率表示加速度的一半，即ka，代入数据解得加速度a2k0.933 m/s2.答案：(1)12.0 mm(2)0.9333(2015年新课标卷)某学生用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离. (1)物块下滑的加速度a_m/s2，打C点时物块的速度v_m/s.(2)已知重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是_(填正确答案标号)A物块的质量 B斜面的高度 C斜面的倾角解析：(1)根据匀变速直线运动的推论公式xaT2，利用逐差法求出加速度的大小a m/s23.25 m/s2.根据匀变速直线运动中一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解打C点时物块的速度，v m/s1.79 m/s.(2)分析滑块的受力情况，根据牛顿第二定律得，mgsinmgcosma，解得，还需要测量斜面的倾角，C选项正确答案：(1)3.251.79(2)C4在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，某同学测量数据后，通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表格所示.位置编号012345时间t/s00.10.20.30.40.5速度v/ms10.380.630.881.121.381.63(1)分析表中数据可知，在误差允许的范围内，小车做_运动(2)如果当时交变电流频率是f49 Hz，而不是50 Hz，做实验的同学却不知道，那么加速度测量值比实际值偏_(选填“大”、“小”)，理由是_(3)由于此次实验的原始纸带没有保存，另一同学想估算小车从位置0到位置5的位移，其估算方法如下：x(0.380.10.630.10.880.11.120.11.380.1)m，那么，该同学得到的位移_(选填“大于”、“等于”或“小于”)实际位移，为了使计算位移的误差尽可能小，你认为采取什么方法更合适？(不必算出具体数据)解析：(1)匀变速直线运动的特点是任意相等的时间内速度变化是相等的，分析表格数据，根据小车运动过程中各计时时刻的速度大小，在误差允许的范围内可以得出相等的时间内速度增加量近似相同即小车做匀加速直线运动(2)如果在实验中，交流电的频率f49 Hz50 Hz，那么实际打点周期T变大，根据运动学公式xaT2得，a，真实的加速度值就会偏小，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大(3)小车做匀加速直线运动，初时刻的速度为0.38 m/s,0.1 s时刻的速度为0.63 m/s，如果认为小车做匀速直线运动，用0.38 m/s表示匀速直线运动的速度，则在00.1 s时间段内实际位移应该大于0.380.1 m，依此类推00.4 s时间内的实际位移应该大于(0.380.10.630.10.880.11.120.11.380.1)m，该同学得到的位移小于实际位移为了使计算位移的误差尽可能小，可以先计算相邻两位置之间的平均速度，再得到位移；或作出小车运动的vt图象，利用速度图象下的面积求得小车的位移答案：(1)匀加速直线(2)大根据运动学公式xaT2得，实际打点周期变大，真实的加速度值就会偏小(3)小于可以先计算相邻两位置之间的平均速度，再得到位移；或作出小车运动的vt图象，利用速度图象下的面积求得小车的位移5(2016届江西月考)某实验小组采用如图1所示的装置研究“小车运动变化规律”打点计时器工作频率为50 Hz. 实验的部分步骤如下：a将木板的左端垫起，以平衡小车的摩擦力；b在小车中放入砝码，纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；c将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点，断开电源；d改变钩码或小车中砝码的质量，更换纸带，重复b、c的操作(1)设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2，重力加速度为g，则小车的加速度为a_(用题中所给字母表示)(2)如图2是某次实验中得到的一条纸带，在纸带上取计数点O、A、B、C、D和E，用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量，读出各计数点对应的刻度x，通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v.请将C点对应的测量xC值和计算速度vC值填在下表中的相应位置计数点x/cms/cmv/(ms1)O1.000.30A2.341.340.38B4.043.040.46C5.00D8.337.330.61E10.909.900.70(3)实验小组通过绘制v2s图线来分析运动规律(其中v2v2v，v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度，v0是O点对应时刻小车的瞬时速度)他们根据实验数据在图3中标出了O、A、B、D、E对应的坐标点，请你在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v2s图线. (4)实验小组绘制的v2s图线的斜率k_(用题中所给字母表示)，若发现该斜率大于理论值，其原因可能是_.解析：(1)以小车为研究对象，根据牛顿第二定律得，Fm2a，以砝码为研究对象，根据牛顿第二定律得，m1gFm1a，联立解得，a.(2)分析图2中刻度尺的刻度，毫米刻度尺需要估读到0.1 mm，C点对应的测量xC60.0 mm6.00 cm.每相邻两个计数点间还有1个点，所以相邻的计数点间的时间间隔T0.04 s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出纸带上C点时小车的瞬时速度大小，vC m/s0.54 m/s.(3)根据v2v2v，计算该图中计数点C对应的坐标为(5,0.20)，画出v2s图线，如图所示： (4)根据匀变速直线运动的速度位移公式可知v2v2as，v2s图象的斜率k2a2，斜率大于理论值，说明加速度a偏大，可能是平衡摩擦力时木板左端垫起的太高答案：(1)(2)6.000.54(3)见解析(4)2木板的左侧垫的过高6伽利略在两种新科学的对话一书中，提出猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还实验验证了该猜想某小组学生依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动实验操作步骤如下：让滑块从离挡板某一距离L处由静止沿某一倾角的斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同时关闭水箱阀门(假设水流出时均匀稳定)；记录下量筒收集的水量V；改变滑块起始位置离挡板的距离，重复以上操作；测得的数据见表格.次数123456L(m)4.53.93.02.11.50.9V(mL)9084625240(1)该实验利用量筒中收集的水量来表示_(填序号)A水箱中水的体积 B水从水箱中流出的速度C滑块下滑的时间 D滑块下滑的位移(2)小组同学漏填了第3组数据，实验正常，你估计这组水量V_mL.(你可能用到的数据7.2，7.3，7.4)(3)若保持倾角不变，增大滑块质量，则相同的L，水量V将_(填“增大”“不变”或“减小”)；若保持滑块质量不变，增大倾角，则相同的L，水量V将_(填“增大”“不变”或“减小”)(4)下面说法中不属于该实验误差来源的是 ()A水从水箱中流出不够稳定 B滑块开始下滑和开始流水不同步C选用的斜面不够光滑 D选用了内径较大的量筒解析：(1)初速度为零的匀变速直线运动，位移与时间的二次方成正比，由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间，C选项正确(2)滑块的运动是匀变速直线运动，位移与时间的二次方成正比，即位移与体积的二次方成正比，即LkV 2.根据1、3组数据可得，L1kV，L3kV，即V3V1V1V1，小组同学漏填了第3组数据，实验正常，由此解得水量V373 mL.(3)若保持倾角不变，增大滑块的质量，滑块下滑的加速度保持不变，则下滑相同的距离L，水量V将不变；若保持滑块质量不变，增大斜面的倾角，下滑的加速度将增大，则下滑相同的距离L，时间减小，水量V将减小(4)本实验误差的主要来源有，水从水箱中流出不够稳定，还可能来源于距离测量的不准确，滑块开始下滑和开始流水不同步，选用了内径较大的量筒实验研究物体沿斜面下滑是否为匀变速直线运动，斜面是否光滑，不影响实验结论的确定答案：(1)C(2)73(3)不变减小(4)C7利用自由落体运动可测量重力加速度有两组同学分别利用下面甲、乙两种实验装置进行了实验，其中乙图中的M为可恢复簧片，M与触头接触，开始实验时需要手动敲击M断开电路，使电磁铁失去磁性释放第一个小球，当前一个小球撞击M时后一个小球被释放. (1)下列说法正确的有_A两种实验都必须使用交流电源B甲实验利用的是公式xgT2；乙实验利用的是公式hgt2，所以都需要用秒表测量时间，用直尺测量距离C甲实验要先接通电源，后释放纸带；乙实验应在手动敲击M的同时按下秒表开始计时D这两个实验装置均可以用来验证机械能守恒定律(2)图丙是用甲实验装置进行实验后选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，可以计算出重力加速度g_m/s2(结果保留2位有效数字)(3)用乙实验装置做实验，测得小球下落的高度H1.200 m，10个小球下落的总时间t5.0 s可求出重力加速度g_m/s2(结果保留2位有效数字)(4)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法_.(5)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间t磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差t，这导致实验误差为此，他分别取高度H1和H2，测量n个小球下落的总时间T1和T2. 他是否可以利用这两组数据消除t对实验结果的影响？请推导说明解析：(1)分析两个实验的结构，明确实验的原理，甲实验中使用打点计时器和纸带记录实验数据，需要交流电源供电，乙实验中通过电流的通断控制电磁铁磁性的有无，直流电源即可，故A选项错误；甲实验属于纸带类问题，利用公式xgT2求解加速度g，时间的测量可以通过纸带上的点迹来确定，不需要秒表，乙实验利用自由落体运动的规律hgt2求解加速度，需要秒表测量时间，故B选项错误；甲、乙两个实验在操作上要求比较严，甲实验要先接通电源，后释放纸带；乙实验应在手动敲击M的同时按下秒表开始计时，故C选项正确；甲、乙两个实验中，物体的运动满足机械能守恒定律的条件，但是乙实验中小球下落的末速度不能测量，故D选项错误(2)根据匀变速直线运动的规律xgT2得重力加速度：gm/s29.5 m/s2.(3)10个小球下落的总时间t5.0 s，一个小球下落的时间为t0 s0.5 s，小球做自由落体运动hgt2，g m/s29.6 m/s2.(4)通过多次测量取平均值可以