1、1实验 1.2 研究匀变速直线运动考题实战 掌握高考脉搏1(2015 课标卷，22)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离(1)物块下滑时的加速度 a_ m/s 2，打 C 点时物块的速度 v_ m/s；(2)已知重力加速度大小为 g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(填正确答案标号)A物块的质量 B斜面的高度 C.斜面的倾角答案 (1)3.25 1.79 (2)C2.（2016 天津卷）某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。实验中必要
2、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他 实 验 时 将 打 点 计 时 器 接 到 频 率 为 50 HZ的 交 流 电 源 上 ， 得 到 一 条 纸 带 ， 打 出 的 部 分 计 数 点 如图所示（每相邻两个计数点间还有 4 个点，图中未画出） 。 s1=3.59 cm， s2=4.41 cm， s3=5.19 cm， s4=5.97 cm， s5=6.78 cm， s6=7.64 cm。则小车的加速度 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
3、保留两位有效数字）2答案 AB 0.80 0.403.（2016 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 50 Hz。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。回答下列问题：（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；（保留两位有效
4、数字）（2）物块的加速度大小为_m/s 2。 （保留两位有效数字）答案：（1）0.56 0.96 （2）2.0解析：（1）根据匀变速直线运动中的中间时刻速度等于该过程的平均速度，可知 smsTxvACB /56.0/105964，ED21.8（2）由逐差法可得加速度：32222 /0./1.01.0465986.14 smsTxaACE 4.（2017 新课标卷）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
5、续的 6 个水滴的位置。 （已知滴水计时器每 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_ 2m/s。 （结果均保留 2 位有效数字）答案：（1）从右向左；（2） 0.19， .3（水滴间隔时间按 3046算）/ .8（水滴间隔时间按 3045算）。5 （2017 新课标卷）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
6、图(a) 图(b)实验步骤如下：4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；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；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v平均速度大小，求出 ；v将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出 t 图，如图(c)所示v图(c)完成下列填空：（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
7、门时滑块的瞬时速度大小，则 v与vA、 a 和 t 的关系式为 v= 。（2）由图（c）可求得， vA= cm/s， a= cm/s2。（结果保留 3 位有效数字）答案：（1） 12at （2）52.1 16.3（15.816.8）cm/s，在图线上选取较远的两点，求得斜率 cm/s28.17 cm/s 2，即a2 53.34 52.4 150 35.0 10 3a16.3 cm/s 2.6 （2018 新课标 III）甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：5（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为 L 的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于 L 刻度处，但未
8、碰到尺） ，准备用手指夹住下落的尺。（2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为 L1，重力加速度大小为 g，则乙的反应时间为_（用 L、 L1和 g 表示） 。（3）已知当地的重力加速度大小为 g=9.80 m/s2， L=30.0 cm， L1=10.4 cm，乙的反应时间为_s。 （结果保留 2 位有效数字）（4）写出一条提高测量结果准确程度的建议：_。7 （2018 北京卷）用图 1 所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：a安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b选出一条
9、点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点 O（ t=0） ，然后每隔相同的时间间隔 T 选取一个计数点，如图 2 中 A、 B、 C、 D、 E、 F所示。c通过测量、计算可以得到在打 A、 B、 C、 D、 E点时小车的速度，分别记作 v1、 v2、 v3、 v4、 v5d以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图 3 所示。6结合上述实验步骤，请你完成下列任务：（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有_和_(填选项前的字母)。A电压合适的 50 Hz 交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D秒表E天平(含砝码)（2）在图 3 中已标出计数点 A、 B、 D、
10、E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点 C 对应的坐标点，并画出v-t 图像_。（3）观察 v-t 图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_。 v-t 图像斜率的物理意义是_。（4）描绘 v-t 图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对 t 的要求是_（选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的x 大小与速度测量的误差_(选填“有关”或“无关”)。（5）早在 16 世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图 4 所示的“斜面实验” ，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀
11、变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的_。答案： A C 如图所示：7小车的速度随时间均匀变化 加速度 越小越好 有关 如果小球的初速度为 0，其速度 tv，那么它通过的位移 x t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。解析：（1）打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。故需要的仪器选 AC（2）利用所给点迹描点连线，得图像其中 C 点的横坐标为 3T，纵坐标为 gv（3）结合图像可以看出小球速度随时间均匀变化，所以小球做匀加速运动，图像的斜率代表了运动时的加考法模拟 悟透破题之
12、道88如图甲是某同学做“研究匀变速直线运动”实验时获得的一条纸带(1)打点计时器电源频率为 50 Hz.A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 是纸带上 7 个连续的点， F 点由于不清晰而未画出试根据纸带上的数据，推测 F 点的位置并在纸带上标出，算出对应的速度 vF_m/s(计算结果保留两位有效数字)(2)图乙是该同学根据纸带上的数据，作出的 vt 图象，根据图象， t0 时的速度 v0_m/s，加速度 a_m/s 2(计算结果保留两位有效数字)答案 (1)如图所示 0.70(2)0.20 5.09如图所示，某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片图，已知频闪仪每隔 0.05 s 闪光一次，图中
13、所标数据为实际距离(当地重力加速度取 9.8 m/s2，小球质量 m0.2 kg，结果保留三位有效数字) 9(1)由频闪照片上的数据计算 t4时刻小球的速度 v4_m/s.(2)小球上升的加速度大小约为 a_m/s 2.(3)对(2)的数据进行分析，可得到的结论是_.答案 (1)3.98 (2)10.0 (3)小球上升过程中受到空气阻力的作用10(2018绍兴高三月考)在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：_.A把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C再把一条细绳拴
14、在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位在选好的开始点下面记作 0，往后第六个点作为计数点1，依次标出计数点 2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离G根据公式 a1 ， a2 ， a3 及 求出x4 x13T2 x5 x23T2 x6 x33T2 a a1
15、a2 a33 a 解析 在实验中要尽可能地保证小车做匀变速直线运动，同时也要求纸带能尽可能地直接反映小车的运动情况，既要减小运动误差也要减小纸带的分析误差其中 E 项中的电源应采用交流电，而不是直流电10答案 ABCDFG11. 现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示拍摄时频闪频率是 10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的 5 个连续影像间的距离依次为 x1、 x2、 x3、 x4.已知斜面顶端的高度 h 和斜面的长度 s.数据如下表所示重力加速度大小g9.80 m/s 2. x1 x2 x3 x4 h s10.76
16、15.05 19.34 23.65 48.00 80.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度 a_m/s 2(保留 3 位有效数字)(2)因为_，可知斜面是粗糙的12(2016山西省四校高三二次联考)在暗室中用图所示装置做“测定重力加速度”的实验实验器材有：铁架台、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盘、带荧光刻度的毫米刻度尺、频闪仪。实验步骤如下：在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴的落下。11用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮。由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次观察到空中有一串仿佛固定不动的水滴。用竖直放置的毫米刻度尺测得各个水滴所对应的刻度。处理实
17、验数据。(1)实验中第一次观察到空中有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率 f1与 f2水滴滴落的频率的关系为：_。(2)实验中第一次观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为 30 Hz，某同学读出其中比较圆的水滴到第一个水滴 O 的距离如图所示根据数据测得当地重力加速度应为 g_ m/s2，水滴 C 此时的速度 vC _ m/s(结果都保留三位有效数字)。13.实验中，如图 1 所示为一次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，相邻计数点间的时间间隔 T0.1 s.图 1(1)根据纸带可判定小车做_运动(2)根据纸带计算各点瞬时速度： vD_m/s， vC
18、_m/s， vB_m/s.在如图 2 所示坐标中作出小车的 vt 图线，并根据图线求出 a_.12图 2(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度的物理意义是_.(3)图线与纵轴交点的速度的物理意义是零时刻小车经过 A 点的速度答案 (1)匀加速直线 (2)3.90 2.64 1.38 见解析图 12.60 m/s 2 (3)零时刻小车经过 A 点的速度14. 研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示，其中斜面倾角 可调打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图(b)所示，其中每相邻两点之间还有 4 个记录点未画出13(1)部分实验步骤如下：A测量完毕，关闭电源，取出纸带B接通
19、电源，待打点计时器工作稳定后放开小车C将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连D把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是：_(用字母填写)(2)图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔 T_s.(3)计数点 5 对应的瞬时速度大小计算式为 v5_.(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为 a_.答案 (1)DCBA (2)0.1 (3)s4 s52T(4) 316549)()(s15(2016浙江省杭州市七校联考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，小车做匀加速直线运动，打点计时器接在 50 Hz 的低压交变电源上。某同学在打出的纸
20、带上每 5 点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F 六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出)。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为 a、 b、 c、 d、 e 段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在 xOy 坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示 v t 关系的图线，从而求出加速度的大小。14甲 乙(1)请你在 xOy 坐标系中用最简洁的方法作出能表示 v t 关系的图线；(2)从第一个计数点开始计时，为求出 0.15 s 时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？(3)若测得 a 段纸带的长度为 2.0 cm， e 段纸带的长度为 10.0 cm，则可求出加速度的
21、大小为_m/s2。(2)b 纸带高度代表 0.15 s 时的瞬时速度，所以为求出 0.15 s 时刻的瞬时速度，需要测出 b 段纸带的长度。(3)若测得 a 段纸带的长度为 2.0 cm，时间是 0.1 s，所以平均速度也就是 0.05 s 时的瞬时速度为 0.2 m/s； e 段纸带的长度为 10.0 cm，所以平均速度也就是 0.45 s 时的瞬时速度为 1 m/s；由以上可知 v0.8 m/s， t0.4 s；所以加速度 a 2.0 m/s 2 v t答案 (1)如解析图所示 (2) b (3)2.016(2015安徽省宣城市八校高三联考)某同学用如图甲所示的装置研究匀变速直线运动的规律
22、。(1)实验开始前_(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，实验中_(填“需要”或“不需要”15)保证悬挂的钩码质量要远小于小车的质量。(2)实验中，从打出的多条纸带中选取一条合适的纸带(图乙)，并在其上取了 O、 A、 B、 C、 D、 E、 F 共 7个计数点，(每相邻两个计数点间还有四个计时点未画出)用刻度尺测出 A、 B、 C、 D、 E、 F 六个计数点到O 点的距离并填在下面的表格中线段 OA OB OC OD OE OF数据/cm 0.54 1.53 2.92 4.76 7.00 9.40打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz，则打 C 点时小车的速度为_m/s，小车运动的加速度
23、为_m/s2，从释放小车到打 C 点时，小车运动的时间为_s(结果都保留两位有效数字)。（3）若小车的质量为 M450 g。打(2)问中纸带时悬挂钩码的质量为 m50 g，不计线与滑轮的摩擦，重力加速度 g10 m/s 2，则小车运动过程中所受阻力为_N。为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值得a m/（ a1 a2 a3）3 （ x4 x5 x6） （ x1 x2 x3）9T2 （ OF OC） OC9T2 0.094 0.029 2 0.029 290.01s20.40 m/s 2，从释放小车到打点 C 时，小车运动的时间为， t s0.4 s。vCa 0.160.40(3)对
24、于钩码，根据牛顿第二定律得， mg T ma对于小车，根据牛顿第二定律得， T f Ma，解得 f0.3 N。答案 (1)不需要 不需要 (2)0.16 0.40 0.40 (3)0.317（2016 鄂豫晋陕冀五省高三上期 12 月月考）用打点计时器测量物体自由落体运动的加速度时，得到如图所示的一段纸带，测得 AB=6. 65 cm，BC=8.17 cm。已知打点计时器所接交流电频率是 50 Hz，A 与 B16之间及 B 与 C 之间还有一计时点，则打 B 点时物体的瞬时速度为_ m/s，测得的加速度为 ms 2。如果实验测出的重力加速度值比公认值偏小，可能的原因是 （任意写一条即可）。（
25、计算结果均保留两位小数）【答案】1.85；9.50；下落过程中有存在阻力【解析】18（2016 湖南省长沙市长郡中学高三上期第四次月考）物理小组的同学用如图所示的实验器材测定重力加速度，实验器材有：底座、带有标尺的竖直杆、光电门 1 和 2 组成的光电计时器（其中光电门 1 更靠近小球释放点），小球释放器（可使小球无初速释放）、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门 1 运动至光电门 2 的时间 t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离 h。（1）使用游标卡尺测量小球的直径如图所示则小球直径为 cm。（2）改变光电门 1 的位置保持光电门 2 的位置不变，小球经过光电门 2 的速度为 v，不考虑
26、空气阻力，小球的加速度为重力加速度 g，则 h、t、g、v 四个物理量之间的关系为 h=。（3）根据实验数据作出 l图线，若图线斜率的绝对值为 k，根据图线可求出重力加速度大小为。【答案】（1）1.170 （2） 21gtv （3）2k【解析】（1）根据 20 等分的游标卡尺的读数原则，所以读数为 d=11mm+140.05mm=11.70mm=1.170cm（2）由于光电门 2 位置不变，将小球的自由落体运动反向看成竖直向上的匀减速运动，由 201atvx，可知关系式为 1gtvh；17（3）根据 21gtvh得， vgth1，所以作出 th图线的斜率大小为 gk21所以重力加速度大小 g=
27、2k。故答案为：（1）1.170；（2） 2t；（3）2k。19（陕西省宝鸡中学 2017 届高三月考 2）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所示，并在其上取了 A、B、C、D、E、F、 G 7 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)根据以上信息，计数点之间的时间间隔为_s；(2)设电火花计时器的周期为 T,计算 F 点的瞬时速度 Fv的公式为 Fv=_；(3)设电火花计时器的周期为 T，计算平均加速度的公式为 a=_；(4)如果当时电网中交变电流的电压变成 210V,而做实验的同
28、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”)为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，得： 2363215Tda；(4)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。【答案】(1)0.1；(2) 1046；18(3) 2363215Tda；(4)不变。20某同学设计了一个如图 1 所示的装置测定滑块与木板间的动摩擦因数，其中 A 为滑块，B 和 C 是质量可调的砝码，不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦，装置水平放置。实验中该同学在砝码总质量（m+m=m 0）保持不变的条件下，改变 m 和 m的大小，测出不同 m 下系统的加速度 a，然后
29、通过实验数据的分析就可求出滑块与木板间的动摩擦因数。（1）该同学手中有打点计时器、纸带、质量已知且可随意组合的砝码若干、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线，为了完成本实验，得到所要测量的物理量，还应有_。A秒表 B毫米刻度尺 C天平 D低压交流电源（2）实验中，该同学得到一条较为理想的纸带，如图 2 所示，从清晰的 O 点开始，每隔 4 个点取一计数点（中间 4 个点没画出），分别记为 A、B、C、D、E、F，各计数点到 O 点的距离为OA=1.61cm，OB=4.02cm，OC=7.26cm，OD=11.30cm，OE=16.14cm，OF=21.80cm，打点计时器打点频率为50Hz，则由
30、此纸带可得到打 E 点时滑块的速度 v=_m/s，此次实验滑块的加速度a=_m/s2。（结果均保留两位有效数字）（3）在实验数据处理中，该同学以 m 为横轴，以系统的加速度 a 为纵轴，绘制了如图 3 所示的实验图线，结合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数 =_。（g 取 10m/s2）D. 打点计时器要用到低压交流电源，故 D 正确。故选： BD(2)每隔 4 个点取一计数点，相邻计数点之间的时间间隔为 0.1s，故用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得： msTOBFvD /4.0/1.4.028119同理可求， smsTOAEvC /36.0/1.4.0614由匀变速运动规律得： 2ECD
31、v所以, ssmvE /52./)36.8(2由逐差法可得： 22/81.0.xtaOCF(3)对 ABC 系统应用牛顿第二定律可得： gmMgga1)(0所以， at 图象中，纵轴的截距为 g ，故 g =3， =0.3【答案】（1）BD；（2）0.52，0.81；（3）0.321(2016山西高考前质检)某同学用图(a)的装置测量当地的重力加速度，框架竖直部分上装光电门 M和 N，其旁竖一刻度尺，零刻度线在上端；框架水平部分用电磁铁吸住一小钢球。切断电源，小钢球由静止下落，当小球经过光电门时光线被遮挡，光电传感器会输出高电压。某次实验中，测得 M、 N 两光电门对应的刻度分别为 x1、 x2，传感器的输出电压波形如图(b)所示，小球的直径为 d，则：(1)小球经过光电门 M 时的速度为_(用物理量的符号表示)；(2)可求得当地的重力加速度为_(用物理量的符号表示)；(3)用游标卡尺测量小钢球的直径如图(c)所示，该小钢球的直径为_cm。20
