2023年高考物理一轮复习专题04练习使用打点计时器研究匀变速直线运动（练）（含解析）

专题04练习使用打点计时器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，如下图是一条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，每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，交流电的频率为50Hz。〔1〕在打点计时器打B、C、D点时，小车的速度分别为〔保存3位有效数字〕vB＝________m/s；vC＝________m/s；vD＝________m/s。〔2〕在如下图的坐标系中画出小车的v­t图像。〔3〕将图线延长与纵轴相交，交点的速度是___，此速度的物理含义是_______________。〔保存1位有效数字〕。【答案】〔1〕1.38m/s；2.64m/s；3.90m/s〔2〕图像如图；〔3〕0.2m/s；表示0时刻小车经过A点的速度。【解析】C点的瞬时速度D点的瞬时速度〔2〕根据以上数据作出小车的v­t图像，如下图。2．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动．①实验中，必要的措施是________．A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力②他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的局部计数点如下图(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)．s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm，那么小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s.(结果均保存两位有效数字)【答案】①AB②0.800.40【解析】3．在“研究匀变速直线运动〞的实验中，打点计时器使用交流电源的频率是50Hz，打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。〔1〕打点计时器的打点周期是s。〔2〕图为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选中的计数点〔各相邻计数点之间有四个点迹〕。根据图中标出的数据可知，打点计时器在打出计数点2时小车的速度大小为m/s，小车做匀加速直线运动的加速度大小为m/s2。〔计算结果均保存2位有效数字〕【答案】〔1〕0.02〔2〕0.64；6.4【解析】〔1〕打点计时器的打点周期是。〔2〕打点计时器在打出计数点2时小车的速度大小为；〔3〕，根据解得a=6.4m/s2.4．在做“研究匀变速直线运动〞的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图1所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接“220V，50Hz〞交流电源〔1〕设电火花计时器的周期为T，计算F点的瞬时速度=______；〔2〕他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表，以A点对应的时刻为t=0，试在图2所示坐标系中合理地选择标度，作出v-t图像，并利用该图像求出物体的加速度a=________；〔3〕如果当时电网中交变电流的电压变成210V，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〕〔2〕如下图；〔3〕不变由速度﹣时间图象的斜率表示加速度，得：〔3〕电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变【名师点睛】做分析匀变速直线运动情况时，其两个推论能使我们更为方便解决问题，一、在相等时间内走过的位移差是一个定值，即，二、在选定的某一过程中，中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度5．某同学用如下图的装置测定重力加速度：①打出的纸带如下图，实验时纸带的端应和重物相连接〔选填“甲〞或“乙〞〕。②实验中在纸带上连续打出点1、2、3、……、9，如下图，由纸带所示数据可算出实验时的加速度为m/s2(保存两位有效数字)。【答案】乙9.4【解析】刚开始时，由于刚开始加速，速度较小，打出的相邻点间的距离较小，随着速度越来越大，点迹间隙越来越大，故乙端连接重物；根据逐差法可得，，解得1．某实验小组研究小车的匀变速直线运动，他们使用50Hz交流电源为电磁打点计时器供电。实验时得到一条纸带。某位同学在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，并在这个点下标明A，在第6个点下标明B，在第11个点下标明C，在第16个点下标明D，在第21个点下标明E。但测量时发现B点已模糊不清，于是只测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm、DE长为13.73cm，根据以上测得的数据，计算C点时小车的瞬时速度大小为________m/s，小车运动的加速度大小为_________m/s2，AB的距离应为____________cm。〔计算结果均保存三位有效数字〕EDEDCBA【答案】AB=5.99cm【名师点睛】要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强根底知识的理解与应用。2．小张同学利用打点计时器研究自由落体运动，他设计的实验方案如下：如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，先翻开电源后释放重物，重物带动纸带从静止开始下落，打出几条纸带并选出一条比拟理想的纸带如图乙所示，在纸带上取出假设干计数点，其中每相邻计数点之间有四个点未画出，分别用s1、s2、s3、s4、s5表示各计数点间的距离，打点计时器的频率f。图中相邻计数点间的时间间隔T＝〔用f表示〕，计算重力加速度的公式是g=〔用f、s2、s5表示〕，计数点5的速度公式是v5=〔用f、s4、s5表示〕纸带夹子纸带夹子重物打点计时器〔甲〕012345s1s2s3s4s5〔乙〕【答案】〔1分〕；eq\f(s5－s2,75)f2〔2分〕；〔3s5-s4〕f/10〔2分〕。3．某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E．测量时发现B点已模糊不清，他只测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm．〔1〕为了探究匀变速直线运动的规律，该同学所取的计时点个数〔填字母序号〕A．偏少B．偏多C．适宜〔2〕假设小车是做匀变速直线运动，由该同学所测的实验数据，请你帮他求出：打C点时小车的瞬时速度vC=m/s，小车的加速度a=m/s2，AB的距离应为cm，条A点时小车的瞬时速度vA=m/s．〔计算结果保存三位有效数字〕【答案】(1)A(2)0.986；2.58；5.99；(3)0.470【解析】〔1〕本实验根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，应多取一些数据，根据作差法求出加速度，再求平均值，而该同学只取两组数据，计数点偏少，故A正确；〔2〕由于第1个计数点，在该点下标明A，第6个点下标明B，第11个点下标明C，第16个点下标明D，第21个点下标明E，可知相邻的计数点间的时间间隔t=0.1s，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，得：由于AC间的时间间隔T=0.2s，CE间的时间间隔也为T=0.2s，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，xDE-xCD=△x=aT2，a=2.58m/s2；〔3〕根据匀变速直线运动的推论公式xm-xn=〔m-n〕aT2，xDE-xCD=△x=2.58cm，xCD-xAB=2△x，所以：xAB=xCD-2△x=5.99cm；根据匀变速直线运动速度时间公式得：vC=vA+2aT，解得：vA=0.986-0.2×2.58=0.470m/s；【名师点睛】要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，会根据作差法求出加速度，在平时练习中要加强根底知识的理解与应用。4．某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如下图.倾斜的球槽中放有假设干个小铁球,闭合开关K,电磁铁吸住第1个小球.手动敲击弹性金属片M,M与触头瞬间分开,第1个小球开始下落,M迅速恢复,电磁铁又吸住第2个小球.当第1个小球撞击M时,M与触头分开,第2个小球开始下落…….这样,就可测出多个小球下落的总时间.(1)在实验中,以下做法正确的有(A)电路中的电源只能选用交流电源(B)实验前应将M调整到电磁铁的正下方(C)用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度(D)手动敲击M的同时按下秒表开始计时(2)实验测得小球下落的高度H=1.980m,10个小球下落的总时间T=6.5s.可求出重力加速度g=m/s2.(结果保存两位有效数字)(3)在不增加实验器材的情况下,请提出减小实验误差的两个方法:①_________________________________________________________________________；②_________________________________________________________________________。(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间磁性才消失,因此,每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差,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，用此法____________〔选填“能〞或“不能〞〕消除△t对本实验的影响。请利用本小题提供的物理量求得重力加速度的表达式：g=__________。【答案】〔1〕BD;(2)9.4;(3)①增加小球下落的高度；②屡次重复实验，结果取平均值。〔4〕能；【名师点睛】此题考查了测定重力加速度的实验；对于实验问题一定要明确实验原理，并且亲自动手实验，熟练应用所学根本规律解决实验问题。5．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上〔尚未到达滑轮处〕。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速。②物块减速运动过程中加速度的大小为，假设用来计算物块与桌面间的动摩擦因数〔g为重力加速度〕，那么计算结果比动摩擦因数的真实值〔填“偏大〞或“偏小〞〕。运动方向运动方向【答案】〔1〕6、7；〔2〕偏大【解析】〔1〕从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速；〔2〕在减速阶段产生的加速度的力是滑动摩擦力和纸带受的阻力，所以计算结果比动摩擦因素的真实值偏大。【名师点睛】要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强根底知识的理解与应用。1．【2023·新课标Ⅰ卷】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〕记录了桌面上连续的6个水滴的位置。〔滴水计时器每30s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。〔结果均保存2位有效数字〕【答案】〔1〕从右向左〔2〕0.190.037【考点定位】匀变速直线运动的研究【名师点睛】注意相邻水滴间的时间间隔的计算，46滴水有45个间隔；速度加速度的计算，注意单位、有效数字的要求。2．【2023·新课标Ⅱ卷】某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：①如图〔a〕，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t；③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度，如图〔b〕所示，表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤屡次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出–∆t图，如图〔c〕所示。完成以下填空：〔1〕用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，那么与vA、a和∆t的关系式为=。〔2〕由图〔c〕可求得，vA=cm/s，a=cm/s2。〔结果保存3位有效数字〕【答案】〔1〕〔2〕52.116.3〔15.8~16.8〕【考点定位】匀变速直线运动的规律【名师点睛】此题主要考查学生对匀变速直线运动的根本规律的运用能力；解题时要搞清实验的原理，能通过运动公式找到图象的函数关系，结合图象的截距和斜率求解未知量。3．【2023·海南卷】某同学利用图〔a〕所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图〔b〕所示〔图中相邻两点间有4个点未画出〕。根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。答复以下问题：〔1〕在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为_______m/s。在打出D点时，物块的速度大小为_______m/s；〔保存两位有效数字〕〔2〕物块的加速度大小为_______m/s2。〔保存两位有效数字〕【答案】〔1〕0.560.96〔2〕2.0【考点定位】探究小车速度随时间变化的规律【名师点睛】根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上小车的瞬时速度大小，然后在速度公式求加速度即可。4．【2023·天津卷】某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。①实验中必要的措施是______。A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力②他实验时将打点计时器接到频率为50HZ的交流电源上，得到一条纸带，打出的局部计数点如下图〔每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出〕。s1