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2019年高考物理 大題精做 專(zhuān)題01 實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1．（xx北京卷）用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．安裝好實(shí)驗(yàn)器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車(chē)沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次。 b．選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O（t=0），然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中A、B、C、D、E、F……所示。 c．通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5…… d．以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖3所示。 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)： （1）在下列儀器和器材中，還需要使用的有____________和___________(填選項(xiàng)前的字母)。 A．電壓合適的50 Hz交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平(含砝碼) （2）在圖3中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出v–t圖象。 （3）觀察v–t圖象，可以判斷小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是___________。v–t圖象斜率的物理意義是______________________。 （4）描繪v–t圖象前，還不知道小車(chē)是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從理論上講，對(duì)Δt的要求是______（選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”)；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差______(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。 （5）早在16世紀(jì)末，伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí)，為此他設(shè)計(jì)了如圖4所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”，反復(fù)做了上百次，驗(yàn)證了他的猜想。請(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，分析說(shuō)明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的_____________________。 【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需用交流電源；為了計(jì)算速度需要利用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度。故需要的儀器選AC； （2）利用所給點(diǎn)跡描點(diǎn)連線，得圖象 其中C點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3T，縱坐標(biāo)為； （3）結(jié)合圖象可以看出小球速度隨時(shí)間均勻變化，所以小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，圖象的斜率代表了運(yùn)動(dòng)時(shí) 2．（xx新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷）某探究小組為了研究小車(chē)在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車(chē)旁，如圖（a）所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車(chē)。在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。（已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴） （1）由圖（b）可知，小車(chē)在桌面上是____________（填“從右向左”或“從左向右”）運(yùn)動(dòng)的。 （2）該小組同學(xué)根據(jù)圖（b）的數(shù)據(jù)判斷出小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)到圖（b）中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)__________m/s，加速度大小為_(kāi)___________m/s2。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字） 【答案】（1）從右向左 （2）0.19 0.037 3．（xx新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷）某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①如圖（a），將光電門(mén)固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間?t； ③用?s表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度，如圖（b）所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的?t時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開(kāi)始下滑，重復(fù)步驟②、③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出–?t圖，如圖（c）所示。 完成下列填空： （1）用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門(mén)時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則與vA、a和?t的關(guān)系式為=_____________。 （2）由圖（c）可求得，vA=_____________cm/s，a=_____________cm/s2。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字） 【答案】（1） （2）52.1 16.6（15.8~16.8） 4．（xx天津卷）某同學(xué)利用圖示裝置研究小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 （1）實(shí)驗(yàn)中必要的措施是______。 A．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行 B．先接通電源再釋放小車(chē) C．小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 D．平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力 （2）他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50 Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示（每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中未畫(huà)出）。s1=3.59 cm，s2=4.41 cm，s3=5.19 cm，s4=5.97 cm，s5=6.78 cm，s6=7.64 cm。則小車(chē)的加速度a=______m/s2（要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù)），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB=_______m/s。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字） 【答案】（1）AB （2）0.80 0.40 【解析】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行，以減小實(shí)驗(yàn)的誤差，選項(xiàng)A正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源再釋放小車(chē)，選項(xiàng)B正確；此實(shí)驗(yàn)中沒(méi)必要使小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；此實(shí)驗(yàn)中不需平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 （2）兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1 s；由逐差法可得a==0.80 m/s2，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB==0.40 m/s。 5．（xx海南卷）某同學(xué)利用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化。物塊放在桌面上，細(xì)繩的一端與物塊相連，另一端跨過(guò)滑輪掛上鉤碼。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50 Hz。紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上。啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖（b）所示（圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出）。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)?；卮鹣铝袉?wèn)題： （1）在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為_(kāi)______m/s。在打出D點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為_(kāi)______m/s；（保留兩位有效數(shù)字） （2）物塊的加速度大小為_(kāi)______m/s2。（保留兩位有效數(shù)字） 【答案】（1）0.56 0.96 （2）2.0 6．（xx山東省濟(jì)南市外國(guó)語(yǔ)學(xué)校）某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(打點(diǎn)周期為0.02 s)研究物塊做直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，得到一條紙帶，他在紙帶上按打點(diǎn)的先后順序取O、A、B、C…F等若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn))，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔用t表示，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。則： (1)時(shí)間間隔t為_(kāi)________(填“A”或“B”)； A．0.02 s B．0.1 s (2)OF段表示物塊做________運(yùn)動(dòng)(填“A”或“B”)； A．加速 B．減速 (3)在紙帶上打出B點(diǎn)時(shí)，物塊的速度可表示為_(kāi)_______(填“A”或“B”)。 A． B． 【答案】（1）B （2）A （3）B 7．（xx甘肅省武威市民勤縣第三中學(xué)）如圖是某同學(xué)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出來(lái)，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是T=______________，圖上注明了他對(duì)各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量結(jié)果。（電源頻率為50 Hz，所有計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)） （1）為了驗(yàn)證小車(chē)的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)進(jìn)行下列計(jì)算，填入表內(nèi)(單位：cm) s2–s1 s3–s2 s4–s3 s5–s4 s6–s5 平均值 1.60 1.55 1.62 1.53 1.61 1.58 由此可以得出結(jié)論：在__________________________范圍內(nèi)，相等時(shí)間內(nèi)相鄰的位移之差相等，所以小車(chē)的運(yùn)動(dòng)是_______________________。 （2）利用s2和s1，求加速度的公式為a=______________，加速度大小為_(kāi)_____________ m/s2。 （3）利用逐差法，根據(jù)an–3=，可求出加速度的平均值，=_________m/s2； （4）求A點(diǎn)的瞬時(shí)速度公式為vA=______________，速度大小為_(kāi)_____________m/s。 【答案】0.1 （1）誤差允許 勻加速直線運(yùn)動(dòng) （2） 1.60 m/s2 （3）1.58 m/s2 （4） 0.36 m/s 【解析】相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是T=50.02 s=0.1 s； （1）由此可以得出結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)，相等時(shí)間內(nèi)相鄰的位移之差相等，所以小車(chē)的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)； 8．（xx山東省臨沂市第十九中學(xué)）甲、乙兩同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所記錄的紙帶來(lái)研究做勻變速直線運(yùn)動(dòng)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。 （1）甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz。紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖（b）所示，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫(huà)出。則： ①部分實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．測(cè)量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶 B．接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作 C．放開(kāi)小車(chē) D．將小車(chē)停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，小車(chē)尾部與紙帶相連 E．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在夾板上，讓紙帶穿過(guò)限位孔 上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是：________________（用字母填寫(xiě)）。 ②圖（b）中打A點(diǎn)時(shí)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度vA=__________m/s。 ③圖（b）中小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a=____________m/s2。 ④若電源頻率低于50赫茲時(shí)，仍按相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.10 s計(jì)算，則測(cè)出小車(chē)的加速度__________（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）。 （2）乙同學(xué)“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶如圖（c）所示，O、A、B、C、D和E為紙帶上六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。加速度大小用a表示。圖（d）是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的x–t2圖線（x為各計(jì)數(shù)點(diǎn)至同一起點(diǎn)的距離），斜率表示__________(用a表示)，其大小為_(kāi)__________m/s2（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。 【答案】（1）EDBCA 0.34 0.39 偏大 （2） 0.47 【解析】（1）①先連接實(shí)驗(yàn)器材，后穿紙帶，再連接小車(chē)，最后打點(diǎn)并選擇紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；故答案為：EDBCA； ②打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，每隔0.02 s打一次電，每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫(huà)出，共5 個(gè)0.02 s，故T=0.1 s； 就會(huì)偏小，所以測(cè)量的加速度值與真實(shí)的加速度值相比是偏大； （2）由圖象及題意可知，物體做初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則，所以x?t2圖象的斜率，由圖象可知。 9．（xx廣東省中山一中）在《利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)》的實(shí)驗(yàn)中。 （1）下述器材中不需要的是_______(用代號(hào)表示)。 ①低壓交流電源； ②電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器； ③秒表； ④小車(chē)； ⑤帶滑輪長(zhǎng)木板； ⑥紙帶； ⑦天平； ⑧刻度尺 （2）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中，有以下基本步驟： A．松開(kāi)紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng) B．穿好紙帶 C．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定好 D．接通電源，進(jìn)行打點(diǎn) 以上步驟中正確的順序是______________。 （3）如圖所示是某同學(xué)“研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶(實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔T=0.02 s)，依照打點(diǎn)的先后順序取計(jì)數(shù)點(diǎn)為1、2、3、4、5、6、7，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，測(cè)得：s1=1.42 cm，s2=1.91 cm，s3=2.40 cm，s4=2.91 cm，s5=3.43 cm，s6=3.92 cm。 a．打第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小v3=__________m/s(保留兩位有效數(shù)字)； b．計(jì)算物體的加速度的文字表達(dá)式為_(kāi)___________________。 【答案】（1）③⑦ （2）CBDA （3）0.22 可得：，，，加速度的平均值為：。