高考物理 专题三 研究匀变速直线运动精准培优专练.doc

培优点三 研究匀变速直线运动一、考点分析1. 本实验在高考中的考查一般有两种方式，一是直接根据纸带判断物体的运动性质，求瞬时速度及加速度等；二是以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置考题，与速度、加速度有关的实验综合考查，如“测定重力加速度”“验证牛顿运动定律”“验证机械能守恒定律”等。2. 有关数据处理：(1)电磁打点计时器使用6 v以下低压50 hz交流电源，用振针打点，每隔0.02 s打一次点。(2)电火花计时器使用220 v50 hz交流电源，电火花打点，每隔0.02 s打一次点。(3)利用逐差法求解平均加速度a1，a2，a3a。(4)利用平均速度求瞬时速度：vn。二、考题再现典例1. (2018全国iii卷22)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为l的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于l刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为l1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为_（用l、l1和g表示）。(3)已知当地的重力加速度大小为g = 9.80 m/s2，l = 30.0 cm，l1 = 10.4 cm，乙的反应时间为_s。（结果保留2位有效数字）(4)写出一条提高测量结果准确程度的建议： 。【解析】(2)(3)根据题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度h = l-l1，由自由落体运动规律，解得，带入数据解得t 0.20 s。(4)从反应时间的表达式可知，若要提高测量结果的准确度，除多次测量位移取平均值，还可以减小手指与尺子的间距，从而提高反应时间的准确度。【答案】(2) (3)0.20 (4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子典例2. (2017全国卷22)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动，小车运动到图(b)中a点位置时的速度大小为_ m/s，加速度大小为_ m/s2。(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动。(2)已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为t s s，所以a点位置的速度为va m/s0.19 m/s。根据逐差法可求加速度a，解得a0.038 m/s2，故加速度的大小为0.038 m/s2。【答案】(1)从右向左(2)0.19 0.038三、对点速练1某同学在研究小车运动实验中，电源频率f = 50 hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，零点未画出，如图所示，a、b、c、d是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：xa=16.6 mm，xb=126.5 mm，xd=624.5 mm。根据以上信息回答：(1)某同学在研究小车运动实验中，接通电源与释放纸带（或物体），这两个操作时刻的关系应当是 。a先接通电源，后释放纸带 b先释放纸带，后接通电源c释放纸带的同时接通电源 d先接通电源或先释放纸带都可以(2)电磁打点计时器的工作电压是：_；(3)相邻两个计数点的时间间隔t为_s；(4)打c点时物体的速度大小为_ m/s（取2位有效数字）；(5)设ab之间的距离为xab，cd之间的距离为xcd，相邻计数点之间的时间间隔为t，则物体加速度a的表达式为_（用xcd、xab和t表示）。【答案】(1)a (2) 4 6 v的低压交流电源 (3)0.1 (4)2.5 (5) 【解析】实验操作时，用将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再释放纸带，故a正确；电磁打点计时器的工作电压是4 6 v的低压交流电源；打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔t = 0.1 s；根据匀变速直线运动的推论可知；根据逐差法可得加速度的表达式。2如图是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，o、a、b、c、d、e为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示。 (1)od间的距离为_m；(2)如图是根据实验数据绘出的s-t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示_，其大小为_m/s2（保留三位有效数字）。【答案】(1)0.0120 (2)加速度的一半 0.464(0.4610.467)【解析】(1)最小刻度是毫米的刻度尺读数要估读到最小刻度的下一位，所以od间的距离为1.20 cm = 0.0120 m。(2)由公式知图象的斜率表示，即加速度的二分之一；根据图象可得。3在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用某种计时器打下的纸带(如图所示)，并在其上取了a、b、c、d、e、f、g 共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，计时器接在220 v、50 hz交流电源上。 (1)该计时器是_(填“电火花”或者“电磁打点”)计时器，设它打点的周期为t，计算f点的瞬时速度vf的公式为vf_(用字母表示)；(2)他经过测量并计算得到计时器在打b、c、d、e、f各点时物体的瞬时速度如下表。以a点对应的时刻为t0，试在如图所示坐标系中合理地选择标度，作出v- t图象，并利用该图象求出物体的加速度a_ m/s2；（结果保留两位有效数字）对应点bcdef速度(m/s)0.1410.1800.2180.2620.301(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210 v，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)【答案】(1)电火花 (2)如图所示 0.40 (3)不变【解析】(1)计时器接在220 v、50 hz交流电源上，则该计时器是电火花计时器，设它打点的周期为t，计算f点的瞬时速度vf的公式为。(2)图象如图所示，由图象可知：； (3)交流电压变化不影响打点的周期，则加速度的测量值与实际值相比不变。4某研究性学习小组用如图所示的装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复的操作。测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度v；画出vt图象。 请根据实验，回答如下问题：(1)设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g.则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为_。(用v0、g和t表示)(2)实验测得的数据如下表：实验次数123456h(cm)10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.255v(ms1)1.451.681.892.052.212.36请在图示坐标纸上画出vt图象。(3)根据vt图象，可以求得当地重力加速度g_ m/s2，试管夹到光电门1的距离约为_ cm。(以上结果均保留两位有效数字)【答案】(1)vv0gt (2)如图所示 (3)9.7(9.59.9