2022版高中物理 第三章 勻變速直線運動的研究 第2節(jié) 勻變速直線運動的實驗探究試題 魯科版必修11.(2017·山東菏澤高一檢測)(多選)打點計時器在紙帶上的點跡,直接記錄了(AB)A.物體運動的時間B.物體在不同時刻的位置C.物體在不同時間內(nèi)的位移D.物體在不同時刻的速度解析:當(dāng)電源頻率為50 Hz時,電火花計時器和電磁打點計時器都是每隔0.02 s在紙帶上打一個點,因此,根據(jù)打在紙帶上的點跡,可直接反映物體的運動時間,選項A正確;因為紙帶跟運動物體連在一起,打點計時器固定,所以紙帶上的點跡就相應(yīng)地記錄了物體在不同時刻的位置,選項B正確;雖然用刻度尺量出各點跡間的間隔,可知道物體在不同時間內(nèi)的位移,再根據(jù)物體的運動性質(zhì)可算出物體在不同時刻的速度,但這些量不是紙帶上的點跡直接記錄的,選項C,D錯誤.2.“研究勻變速直線運動”的實驗中,使用電磁打點計時器(所用交流電的頻率為50 Hz),得到如圖所示的紙帶.圖中的點為計數(shù)點.相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來,下列表述正確的是(C)A.實驗時應(yīng)先放開紙帶再接通電源B.(s6-s1)等于(s2-s1)的6倍C.由紙帶可求出計數(shù)點B對應(yīng)的速率D.相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02 s解析:因為s2-s1=s,s3-s2=s,s6-s5=s,因此s6-s1=5s,即選項B錯誤;而兩相鄰計數(shù)點之間時間間隔為0.1 s,即選項D錯誤;實驗時先接通電源再放開紙帶,即選項A錯誤;vB=,選項C正確.3.(2017·長治高一檢測)利用打點計時器測定物體的勻變速直線運動的加速度時,在紙帶上打出一系列的點.設(shè)相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為s1,s2,s3,s4,s5,s6,相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為T,則下列關(guān)系式中誤差最小的是(D)A.a=B.a=C.a=D.a=解析:逐差法的優(yōu)點是考慮到每一個數(shù)據(jù),應(yīng)用時也是均等的,每個數(shù)據(jù)用且只用一次.選項D正確.4.如圖所示是電火花打點計時器的示意圖.電火花打點計時器和電磁打點計時器一樣,工作時使用(選填“交流”或“直流”)電源,當(dāng)電源的頻率是50 Hz時,每隔s打一次點,其工作時的基本步驟如下: A.當(dāng)紙帶完全通過電火花計時器后,及時關(guān)閉電火花計時器B.將電火花打點計時器插頭插入相應(yīng)的電源插座C.將紙帶從墨粉紙盤下面穿過打點計時器D.接通開關(guān),聽到放電聲,立即拖動紙帶運動上述步驟正確的順序是.(按順序填寫步驟編號) 解析:電火花打點計時器和電磁打點計時器一樣,工作時使用交流電源.電磁打點計時器工作電壓為46 V,電火花打點計時器工作電壓為220 V,當(dāng)電源的頻率是50 Hz時,每隔0.02 s打一次點.實驗步驟要遵循先安裝器材后進行實驗的原則進行,上述步驟正確的順序是CBDA.答案:交流0.02CBDA5.(2017·遼寧省莊河市高一月考)某同學(xué)在做“測定勻變速直線運動的加速度”實驗時打出的紙帶如圖所示,每兩點之間還有四個點沒有畫出,圖中上面的數(shù)字為相鄰兩點間的距離,打點計時器的電源頻率為50 Hz.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(1)打4號計數(shù)點時紙帶的速度v4= . (2)06點間的加速度大小為a= . 解析:(1)因為每兩點之間還有四個點沒有畫出,所以T=0.1 s,根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度,v4= m/s1.20 m/s.(2)設(shè)0到1之間的距離為x1,1到2之間的距離為x2,2到3之間的距離為x3,3到4之間的距離為x4,4到5之間的距離為x5,5到6之間的距離為x6,根據(jù)勻變速直線運動的推論公式x=aT2可以求出加速度的大小,得x4-x1=3a1T2,x5-x2=3a2T2,x6-x3=3a3T2,為了更加準(zhǔn)確地求解加速度,我們對三個加速度取平均值.得a=(a1+a2+a3)即小車運動的加速度為a= m/s21.98 m/s2.答案:(1)1.20 m/s(2)1.98 m/s26.(2017·江西省玉山縣第一中學(xué)高一月考)如圖為接在50 Hz 低壓交流電源上的打點計時器在紙帶做勻加速直線運動時打出紙帶的一部分,圖中所示的是每打5個點所取的計數(shù)點,但第3個計數(shù)點沒有畫出.由圖數(shù)據(jù)可求得:(1)該物體的加速度為 m/s2. (2)第3個計數(shù)點與第2個計數(shù)點的距離約為 cm. (3)打第2個計數(shù)點時該物體的速度為 m/s. (4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=51 Hz,而做實驗的同學(xué)并不知道,那么加速度的測量值與實際值相比 (填“偏大”“偏小”或“不變”). 解析:(1)每打5個點選取計數(shù)點,所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1 s,根據(jù)勻變速直線運動的推論公式x=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個計數(shù)點與第2個計數(shù)點的距離x23=x12+aT2=0.036 2 m+0.74×0.01 m=0.043 6 m=4.36 cm.(3)打第2個點時的瞬時速度等于打1,3之間的平均速度,因此有v2= m/s=0.399 m/s.(4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=51 Hz,而做實驗的同學(xué)并不知道,則打點的時間間隔變小,打出的兩點間距偏小,而T還用0.02 s來計算,根據(jù)x=aT2可知加速度的測量值與實際值相比偏小.答案:(1)0.74(2)4.36(3)0.399(4)偏小7.(2016·福州高一檢測)在做“測定勻變速直線運動的加速度”實驗時打出的紙帶如圖(甲)所示,每兩計數(shù)點之間還有四個打印點沒有畫出來,打點計時器的電源頻率為50 Hz.下面是兩位同學(xué)采用不同的方法求加速度:(1)甲同學(xué)測得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達式為(兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔可以用T表示),計算求得a=m/s2(保留三位有效數(shù)字). (2)乙同學(xué)在另一條紙帶上用同樣的方法做好標(biāo)記后,計算出打點計時器打出點B,C,D,E,F時小車的速度,則其中在計算B點速度時可用表達式 (兩個計數(shù)點間的時間間隔可以用T表示).然后他在坐標(biāo)紙上描出如圖(乙)所示的點,請根據(jù)這些點在圖(乙)中作出速度-時間圖象,并求出小車的加速度為 m/s2(保留兩位有效數(shù)字). 解析:(1)根據(jù)勻變速直線運動的推論公式s=aT2得(s4-s3)-s1=3a1T2(s5-s4)-(s2-s1)=3a2T2(s6-s5)-(s3-s2)=3a3T2為了更加準(zhǔn)確地求解加速度,對三個加速度取平均值得a=(a1+a2+a3)即小車運動的加速度計算表達式為a=代入數(shù)據(jù)得a=0.756 m/s2.(2)根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度,B點的速度vB=連接圖(乙)上的各點(舍棄誤差比較大的t=0.4 s時刻的點),得到一條直線如圖,直線的斜率k=a則t=0.5 s時刻的速度是0.78 m/s,t=0時刻的速度是0.18 m/s,小車的加速度a= m/s2=1.2 m/s2.答案:(1)0.756(2)1.28.(2017·寧夏石嘴山市高一月考)為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度,滑塊上安裝了寬度為3.0 cm的遮光板,如圖所示,滑塊在牽引力作用下先后勻加速通過兩個光電門,配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為t1=0.30 s,通過第二個光電門的時間為 t2=0.10 s,遮光板從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間為t=3.0 s.試估算,滑塊的加速度a= m/s2,兩個光電門之間的距離是 m. 解析:根據(jù)題意,遮光板通過單個光電門的短暫時間里把滑塊的運動看成勻速運動,則滑塊經(jīng)過第一個光電門的速度v1= m/s=0.1 m/s滑塊經(jīng)過第二個光電門的速度v2= m/s=0.3 m/s所以滑塊在兩個光電門間的加速度a= m/s2= m/s20.067 m/s2.因為滑塊做勻加速直線運動,故在3 s的時間里的平均速度= m/s=0.2 m/s所以兩個光電門間的距離s= t=0.2×3 m=0.6 m.答案:0.0670.6