2020版高中物理 第三章 匀变速直线运动的研究 第2节 匀变速直线运动的实验探究试题 鲁科版

2020版高中物理 第三章 匀变速直线运动的研究 第2节 匀变速直线运动的实验探究试题 鲁科版

第2节　匀变速直线运动的实验探究 ‎1.(2017·山东菏泽高一检测)(多选)打点计时器在纸带上的点迹,直接记录了(　AB　)‎ A.物体运动的时间 B.物体在不同时刻的位置 C.物体在不同时间内的位移 D.物体在不同时刻的速度 解析:当电源频率为50 Hz时,电火花计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02 s在纸带上打一个点,因此,根据打在纸带上的点迹,可直接反映物体的运动时间,选项A正确;因为纸带跟运动物体连在一起,打点计时器固定,所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置,选项B正确;虽然用刻度尺量出各点迹间的间隔,可知道物体在不同时间内的位移,再根据物体的运动性质可算出物体在不同时刻的速度,但这些量不是纸带上的点迹直接记录的,选项C,D错误.‎ ‎2.“研究匀变速直线运动”的实验中,使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz),得到如图所示的纸带.图中的点为计数点.相邻两计数点间还有四个点未画出来,下列表述正确的是(　C　)‎ A.实验时应先放开纸带再接通电源 B.(s6-s1)等于(s2-s1)的6倍 C.由纸带可求出计数点B对应的速率 D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s 解析:因为s2-s1=Δs,s3-s2=Δs,…,s6-s5=Δs,因此s6-s1=5Δs,即选项B错误;而两相邻计数点之间时间间隔为0.1 s,即选项D错误;实验时先接通电源再放开纸带,即选项A错误;vB=,选项C正确.‎ ‎3.(2017·长治高一检测)利用打点计时器测定物体的匀变速直线运动的加速度时,在纸带上打出一系列的点.设相邻的计数点之间的距离分别为s1,s2,s3,s4,s5,s6,相邻的计数点之间的时间间隔为T,则下列关系式中误差最小的是(　D　)‎ A.a=‎ B.a=‎ C.a=‎ 5‎ D.a=‎ 解析:逐差法的优点是考虑到每一个数据,应用时也是均等的,每个数据用且只用一次.选项D正确.‎ ‎4.如图所示是电火花打点计时器的示意图.电火花打点计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用　　　　(选填“交流”或“直流”)电源,当电源的频率是50 Hz时,每隔　　　　s打一次点,其工作时的基本步骤如下: ‎ A.当纸带完全通过电火花计时器后,及时关闭电火花计时器 B.将电火花打点计时器插头插入相应的电源插座 C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器 D.接通开关,听到放电声,立即拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是　　　　.(按顺序填写步骤编号) ‎ 解析:电火花打点计时器和电磁打点计时器一样,工作时使用交流电源.电磁打点计时器工作电压为4～6 V,电火花打点计时器工作电压为220 V,当电源的频率是50 Hz时,每隔0.02 s打一次点.实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行,上述步骤正确的顺序是CBDA.‎ 答案:交流　0.02　CBDA ‎5.(2017·辽宁省庄河市高一月考)某同学在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时打出的纸带如图所示,每两点之间还有四个点没有画出,图中上面的数字为相邻两点间的距离,打点计时器的电源频率为50 Hz.(结果保留三位有效数字)‎ ‎(1)打4号计数点时纸带的速度v4=　　　 　. ‎ ‎(2)0～6点间的加速度大小为a=　　 　. ‎ 解析:(1)因为每两点之间还有四个点没有画出,所以T=0.1 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,v4== m/s≈‎1.20 m/s.　‎ ‎(2)设0到1之间的距离为x1,1到2之间的距离为x2,2到3之间的距离为x3,3到4之间的距离为x4,4到5之间的距离为x5,5到6之间的距离为x6,根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,得x4-x1=‎3a1T2,x5-x2=‎3a2T2,x6-x3=‎3a3T2,为了更加准确地求解加速度,我们对三个加速度取平均值.‎ 得a=(a1+a2+a3)‎ 即小车运动的加速度为a=‎ 5‎ ‎= m/s2≈‎1.98 m/s2.‎ 答案:(1)‎1.20 m/s　(2)‎1.98 m/s2‎ ‎6.(2017·江西省玉山县第一中学高一月考)如图为接在50 Hz 低压交流电源上的打点计时器在纸带做匀加速直线运动时打出纸带的一部分,图中所示的是每打5个点所取的计数点,但第3个计数点没有画出.由图数据可求得:‎ ‎(1)该物体的加速度为　　　 　m/s2. ‎ ‎(2)第3个计数点与第2个计数点的距离约为　　 　　cm. ‎ ‎(3)打第2个计数点时该物体的速度为　 　　　m/s. ‎ ‎(4)如果当时电网中交变电流的频率是f=51 Hz,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”). ‎ 解析:(1)每打5个点选取计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1 s,根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,得x45-x12=3aT2,‎ 解得a= m/s2=‎0.74 m/s2.‎ ‎(2)第3个计数点与第2个计数点的距离x23=x12+aT2=0.036 ‎2 m+0.74×‎0.01 m=0.043 ‎6 m=‎4.36 cm.‎ ‎(3)打第2个点时的瞬时速度等于打1,3之间的平均速度,因此有v2= m/s=‎0.399 m/s.‎ ‎(4)如果当时电网中交变电流的频率是f=51 Hz,而做实验的同学并不知道,则打点的时间间隔变小,打出的两点间距偏小,而T还用0.02 s来计算,根据Δx=aT2可知加速度的测量值与实际值相比偏小.‎ 答案:(1)0.74　(2)4.36　(3)0.399　(4)偏小 ‎7.(2016·福州高一检测)在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时打出的纸带如图(甲)所示,每两计数点之间还有四个打印点没有画出来,打点计时器的电源频率为50 Hz.下面是两位同学采用不同的方法求加速度:‎ 5‎ ‎(1)甲同学测得s1=‎1.40 cm,s2=‎3.55 cm,s3=‎6.45 cm,s4=‎10.15 cm,s5= ‎14.55 cm,s6=‎19.70 cm.然后他利用逐差法求加速度用的表达式为　‎ ‎　　　(两个相邻计数点间的时间间隔可以用T表示),计算求得a=‎ ‎　　　　m/s2(保留三位有效数字). ‎ ‎(2)乙同学在另一条纸带上用同样的方法做好标记后,计算出打点计时器打出点B,C,D,E,F时小车的速度,则其中在计算B点速度时可用表达式　　　 　(两个计数点间的时间间隔可以用T表示).然后他在坐标纸上描出如图(乙)所示的点,请根据这些点在图(乙)中作出速度-时间图象,并求出小车的加速度为　　　 　m/s2(保留两位有效数字). ‎ 解析:(1)根据匀变速直线运动的推论公式Δs=aT2得 ‎(s4-s3)-s1=‎3a1T2‎ ‎(s5-s4)-(s2-s1)=‎3a2T2‎ ‎(s6-s5)-(s3-s2)=‎3a3T2‎ 为了更加准确地求解加速度,对三个加速度取平均值得 a=(a1+a2+a3)‎ 即小车运动的加速度计算表达式为a=‎ 代入数据得a=‎0.756 m/s2.‎ ‎(2)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,B点的速度vB=‎ 连接图(乙)上的各点(舍弃误差比较大的t=0.4 s时刻的点),得到一条直线如图,直线的斜率k==a 5‎ 则t=0.5 s时刻的速度是‎0.78 m/s,t=0时刻的速度是‎0.18 m/s,‎ 小车的加速度a== m/s2=‎1.2 m/s2.‎ 答案:(1)　0.756　(2)　1.2‎ ‎8.(2017·宁夏石嘴山市高一月考)为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为‎3.0 cm的遮光板,如图所示,滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1=0.30 s,通过第二个光电门的时间为 Δt2=0.10 s,遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt=3.0 s.试估算,滑块的加速度a=　　　 　m/s2,两个光电门之间的距离是　 　　　m. ‎ 解析:根据题意,遮光板通过单个光电门的短暂时间里把滑块的运动看成匀速运动,则滑块经过第一个光电门的速度 v1== m/s=‎0.1 m/s 滑块经过第二个光电门的速度 v2== m/s=‎0.3 m/s 所以滑块在两个光电门间的加速度 a== m/s2= m/s2≈‎0.067 m/s2.‎ 因为滑块做匀加速直线运动,故在3 s的时间里的平均速度 ‎== m/s=‎0.2 m/s 所以两个光电门间的距离s= t=0.2×‎3 m=‎0.6 m.‎ 答案:0.067　0.6‎ 5‎