2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)4 實(shí)驗(yàn)一 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)（含解析）

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1、作業(yè)4　實(shí)驗(yàn)一　研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 　 　　　　　　　　　　　 6 1.在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了能夠較準(zhǔn)確地測出加速度，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上：________． A．把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面 B．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路 C．再把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，每次必須由靜止釋放小車 D．把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固定在小車的后面 E．把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通直流電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，換上新紙帶，

2、重復(fù)三次 F．從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測量的地方找一個(gè)起始點(diǎn)，并把每打五個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位．在選好的起始點(diǎn)下面記作0，往后第五個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)1，依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4、5、6，并測算出相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 G．根據(jù)公式a1＝、a2＝、a3＝及a＝，求出a. 解析：在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡可能地保證小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也要求紙帶能盡可能地直接反映小車的運(yùn)動(dòng)情況，既要減小系統(tǒng)誤差又要減小偶然誤差．其中E項(xiàng)中的電源應(yīng)采用交流電源，而不是直流電源． 答案：ABCDFG 2．“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(所用交流電的頻率為50

3、Hz)，得到如圖4－1所示的紙帶．圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出來，下列表達(dá)正確的是(　　) 圖4－1 A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開紙帶再接通電源 B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍 C．從紙帶可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)B對(duì)應(yīng)的速率 D．相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s 解析：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后放開紙帶，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx＝aT2與xm－xn＝(m－n)aT2，可得：xm－xn＝(m－n)Δx，即：x6－x1＝5Δx，x2－x1＝Δx，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，所以相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝0.1 s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中

4、時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，得vB＝，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 答案：C 3．(2019年福州質(zhì)檢)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量福州的重力加速度，某次實(shí)驗(yàn)得到的一段紙帶如圖4－2所示，O、A、B、C、D為相鄰的五個(gè)點(diǎn)，測得OA＝5.5 mm、OB＝14.9 mm、OC＝28.3 mm、OD＝45.2 mm，打下相鄰兩個(gè)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s. 圖4－2 (1)用逐差法算出福州的重力加速度g＝______m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (2)通過查閱資料發(fā)現(xiàn)福州的重力加速度標(biāo)準(zhǔn)值為9.79 m/s2，比較(1)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者并不相等，除了讀數(shù)誤差外，你認(rèn)為產(chǎn)生誤差的其他

5、主要原因可能是____________________．(只要求寫出一種原因) 解析：(1)由逐差法可得：g＝≈9.63 m/s2. (2)產(chǎn)生誤差的其他原因有：紙帶與限位孔之間有阻力或空氣阻力． 答案：(1)9.63　(2)紙帶與限位孔之間有阻力或空氣阻力 4．(2019年安徽淮北六校聯(lián)考)一個(gè)同學(xué)在研究小球自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，用頻閃照相機(jī)連續(xù)記錄下小球的位置如圖4－3所示．已知閃光周期為s，測得x1＝7.68 cm，x3＝12.00 cm，用上述數(shù)據(jù)通過計(jì)算可得小球運(yùn)動(dòng)的加速度約為______m/s2，圖中x2約為________________cm.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 圖

6、4－3 解析：由x3－x1＝4aT2，T＝ s，可得： a＝ m/s2＝9.72 m/s2， 由x3－x2＝x2－x1得x2＝＝9.84 cm. 答案：9.72　9.84 5．(2019年蘭州一中期中)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車，牽引一條穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，交流電源的頻率是50 Hz，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，將紙帶沿計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置剪開，左邊與y軸平行，將紙帶貼在直角坐標(biāo)系中，如圖4－4所示．求： 圖4－4 (1)在第—個(gè)0.1 s內(nèi)中間時(shí)刻的速度是________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)． (2)小車運(yùn)動(dòng)的加速度是________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 解析

7、：本題意在考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力． (1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可知在第一個(gè)0.1 s內(nèi)中間時(shí)刻的速度為v＝ m/s＝0.228 m/s. 圖4－5 (2)各段紙帶的長度分別等于x＝vΔt，因?yàn)榧魯嗟募垘玫臅r(shí)間都是Δt ＝0.1 s，即時(shí)間Δt相等，所以紙帶的長度之比等于紙帶的平均速度之比，而紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，所以紙帶的長度之比等于各段紙帶中間時(shí)刻的速度之比，如圖4－5所示即相當(dāng)于小車的速度－時(shí)間圖象，則斜率大小對(duì)應(yīng)加速度．橫軸上每一紙帶的寬度代表0.1 s，故a＝＝ m/s2＝0.65 m/s2.

8、 答案：(1)0.228　(2)0.65 6．某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用如圖4－6甲所示的滴水法測量小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度．實(shí)驗(yàn)過程如下：在斜面上鋪上白紙，用圖釘固定；把滴水計(jì)時(shí)器固定在小車的末端，在小車上固定一平衡物；調(diào)節(jié)滴水計(jì)時(shí)器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴(以滴水計(jì)時(shí)器內(nèi)盛滿水為準(zhǔn))；在斜面頂端放置一淺盤，把小車放在斜面頂端，把調(diào)好的滴水計(jì)時(shí)器盛滿水，使水滴能滴入淺盤內(nèi)；然后撤去淺盤并同時(shí)放開小車，于是水滴在白紙上留下標(biāo)志小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律的點(diǎn)跡；小車到達(dá)斜面底端時(shí)立即將小車移開．圖4－6乙為實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，用刻度尺量出相鄰點(diǎn)之間的距離是x01＝1.40 cm，x12＝2.1

9、5 cm，x23＝2.91 cm，x34＝3.65 cm，x45＝4.41 cm，x56＝5.15 cm.試問： 圖4－6 (1)滴水計(jì)時(shí)器的原理與課本上介紹的______原理類似． (2)由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時(shí)刻的瞬時(shí)速度v4＝________m/s，小車的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)滴水計(jì)時(shí)器是每隔相同的時(shí)間滴一滴水滴，在白紙上留下點(diǎn)跡，記錄時(shí)間和位移；課本上介紹的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是每隔相同的時(shí)間打下一個(gè)點(diǎn)，在紙帶上留下點(diǎn)跡，記錄時(shí)間和位移，因此滴水計(jì)時(shí)器的原理與課本上介紹的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理類似．(2)可把小車的運(yùn)動(dòng)看作

10、是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則v4＝35＝ ＝m/s＝0.20 m/s；求加速度利用逐差法，有a＝ ＝×10－2 m/s2 ≈0.19 m/s2. 答案：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器　(2)0.20　 0.19 7．某同學(xué)用如圖4－7甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)． 圖4－7 實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．安裝好實(shí)驗(yàn)器材； B．讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，重復(fù)幾次．選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點(diǎn)開始，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中a、b、c、d等點(diǎn)； C．測出x1、x2、x3、… 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你繼續(xù)完成下列任務(wù)： (1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶

11、、復(fù)寫紙)，小車，一端附有滑輪的長木板，細(xì)繩，鉤碼，導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有________．(填選項(xiàng)代號(hào)) A．電壓合適的50 Hz交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源　C．秒表　D．刻度尺 E．天平　F．重錘　G．彈簧秤　H．滑動(dòng)變阻器 (2)如果小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，所得紙帶如圖4－7乙所示，則x1、x2、x3的關(guān)系是________，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t，則打c點(diǎn)時(shí)小車的速度大小是________． (3)如果小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，測出前六段相等時(shí)間內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t，則小車的加速度a

12、的表達(dá)式為：__________________________． 解析：(2)因小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所似x3－x2＝x2－x1，c點(diǎn)為bd段的時(shí)間中點(diǎn)，則c點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該段的平均速度，vc＝. (3)小車加速度由逐差法求得： a＝ 其中T＝5t，則 a＝. 答案：(1)AD　(2)x3－x2＝x2－x1　 (3)a＝ 8．某?？萍夹〗M在伽利略斜面實(shí)驗(yàn)思想的啟發(fā)下，設(shè)計(jì)了如圖4－8所示的裝置，探究物體沿斜面下滑時(shí)是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)． 圖4－8 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓滑塊從不同高度沿斜面由靜止下滑，并同時(shí)打開水龍頭的閥門，使水流到量筒中；當(dāng)滑塊碰到擋板的同時(shí)關(guān)閉閥門(整

13、個(gè)過程中水流可視為均勻穩(wěn)定的)．該實(shí)驗(yàn)探究方案是利用量筒中收集的水量來測量____________的. (2)下表是該小組測得的有關(guān)數(shù)據(jù)，其中s為滑塊從斜面的不同高度由靜止釋放后沿斜面下滑的距離，V為相應(yīng)過程中量筒中收集的水量．分析表中數(shù)據(jù)，根據(jù)________________，可以得出滑塊沿斜面下滑是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)論. 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 s/m 4.5 3.9 3.0 2.1 1.5 0.9 0.3 V/mL 90 84 72 62 52 40 23.5 5.6× 10－4 5.5× 10－4 5.8×

14、 10－4 5.5× 10－4 5.6× 10－4 5.6× 10－4 5.4× 10－4 　(3)本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源有：距離測量的不準(zhǔn)確，水從水箱中流出不夠穩(wěn)定，還可能來源于________________等．(寫出一項(xiàng)即可) 解析：(1)關(guān)于初速度為零的勻變速運(yùn)動(dòng)，位移和時(shí)間的二次方成正比，因?yàn)樗蔷鶆蚍€(wěn)定的流出，水的體積和時(shí)間成正比，所以量筒中收集的水量可以間接的測量時(shí)間． (2)驗(yàn)證該運(yùn)動(dòng)是否為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵看位移與時(shí)間的二次方是否成正比，即看位移與體積的二次方是否成正比，所以根據(jù)在誤差允許的范圍內(nèi)是一常數(shù)，可以得出滑塊沿斜面下滑是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)論．

15、 (3)本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源有：水從水箱中流出不夠穩(wěn)定、水量測量的不準(zhǔn)確、距離s測量的不準(zhǔn)確、滑塊開始下滑(或停止下滑)和開始流水(停止流水)不同步等． 答案：(1)時(shí)間 (2)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，是一常數(shù) (3)斜面摩擦不均勻、水量測量不準(zhǔn)確、滑塊開始下滑和開始流水不同步、滑塊停止下滑和停止流水不同步等(答出其中一項(xiàng)即可) 9．某同學(xué)利用圖4－9甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)．從紙帶上便于測量的點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖4－9乙所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

16、的頻率為50 Hz. 圖4－9 (1)通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)________和________之間某時(shí)刻開始減速． (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為________m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為________m/s.(保留三位有效數(shù)字) (3)物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小為a＝________m/s2，若用來計(jì)算物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)(g為重力加速度)，則計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值________(填“偏大”或“偏小”)． 解析：本題主要考查紙帶的數(shù)據(jù)處理問題． (1)由圖得1－6點(diǎn)相鄰位移差幾乎都為2 cm，但6－7點(diǎn)位移增量小于2 cm.所以6、7間開始減速． (2)根據(jù)v5＝可得v5＝ m/s＝1.00 m/s，同理可求得v4＝0.800 5 m/s，則v6＝v5＋(v5－v4)＝1.20 m/s. (3)加速度的大小a＝，可得a＝2.00 m/s2，重物落地后，物塊向前運(yùn)動(dòng)時(shí)除受摩擦力作用外，紙帶和限位孔之間也存在摩擦力作用，即μmg＋F阻＝ma，μ＝，故利用μ＝計(jì)算出的動(dòng)摩擦因數(shù)比真實(shí)值偏大． 答案：(1)6　7(或7　6)　(2)1.00　1.20 (3)2.00　偏大 7