高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系2 实验：探究加速度与力、质量的关系当堂达标检测题

第二章　匀变速直线运动的研究

专题强化练2　实验:研究匀变速直线运动

非选择题

1.(2022四川攀枝花期中)在做“测定匀变速直线运动的加速度”的实验时,打点计时器接周期为T=0.02 s的交流电源。甲、乙两组同学各自得到一条用打点计时器打下的纸带分别如图甲、乙所示。他们都在各自的纸带上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,每相邻两个计数点之间还有4个点(图中没有画出)。

甲

乙

(1)甲组测量得:d1=3.62 cm、d2=8.00 cm、d3=13.20 cm、d4=19.18 cm、d5=25.99 cm、d6=33.60 cm,计算得:vB=0.400 m/s、vC=0.479 m/s、vD=? m/s,vE=0.640 m/s,vF=0.721 m/s。

①经计算可得vD=　　　　m/s。(本小问计算结果保留3位有效数字) 

②以打点计时器打A点时为t=0时刻,请你帮他们画出物体运动的速度-时间图像。

③物体的加速度大小是a=　　　　m/s2。(本小问计算结果保留3位有效数字) 

(2)乙组测量得:x1=7.05×10-2 m、x2=7.68×10-2 m、x3=8.31×10-2 m、x4=8.95×10-2 m、x5=9.57×10-2 m、x6=10.21×10-2 m。

①请写出利用所有数据运用逐差法求物体加速度的计算公式a=　　　　　　。(用含x1、x2、x3、x4、x5、x6和T的表达式表示) 

②物体的加速度大小是a=　　　　m/s2。(本小问计算结果保留3位有效数字) 

2.(2022北京交大附中期中)某同学用图甲所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律。实验步骤如下:

甲

a.安装好实验器材,将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上;

b.接通电源后,让拖着纸带的小车沿斜面向下运动,重复几次。选出一条点迹清晰的纸带,舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,相邻两计数点的时间间隔是0.1 s,如图乙中0、1、2、…、8点所示;

c.用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点对应的刻度数值,分别记作x0、x1、x2、…、x8;

d.分别计算出打点计时器打下计数点1、2、3、…、7时小车的瞬时速度v1、v2、v3、…、v7。

乙

结合上述实验步骤,请你完成下列任务:

(1)表格记录的是该同学测出计数点对应的刻度数值,其中x5未测定,由图乙可知x5=　　　　cm; 

(2)请结合上表中数据计算打点计时器打下计数点7时小车的瞬时速度v7=　　　　m/s;(保留两位有效数字) 

(3)由实验数据判断小车的运动类型为　　　　　　　,请说明依据:　                 ； 

(4)计算出小车的加速度a=　　　　m/s2。(保留两位有效数字) 

3.(2022辽宁重点高中协作体联考)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T滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续6滴水滴的位置(已知从第一滴水离开滴水计时器开始计时,30 s末第46滴刚好滴下)

(a)

(b)

(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,计算加速度大小的表达式为　　　　(用题中字母表示),加速度大小为　　　　m/s2。(结果均保留两位有效数字) 

4.(2022河北唐山期中)某同学借助光电门研究滑块在倾斜木板上做匀变速直线运动的规律,如图甲所示,木板与水平面之间的夹角为α,固定在滑块上的遮光条宽度为d。将滑块从光电门a上方A点无初速度释放,记录滑块通过两个光电门之间的时间t0和两光电门之间的距离s0。测得遮光条经过光电门a时速度为v1,经过光电门b时速度为v2,当地的重力加速度为g。

甲

乙

(1)请写出s0与t0的关系式:　　　　。(用s0、v1、v2、t0来表示) 

(2)保持光电门a固定,多次改变光电门b的位置,每次都让滑块从A点无初速度释放,记录遮光条通过两个光电门之间的时间t和两光电门之间的距离s,写出与t之间的关系式:　　　　(设滑块加速度为a,用s、v1、a、t来表示)。以为纵坐标,以t为横坐标,作出如图乙所示的图像,已知图像的纵截距为b,斜率为k,忽略遮光条宽度对实验的影响,则纵截距b表示的物理意义是　　　　,滑块的加速度为　　　　。 

答案全解全析

1.答案　(1)①0.559　②图见解析　③0.800(0.795~0.805范围内均可)

(2)①　②0.632

解析　(1)①依题意,可得相邻计数点间的时间间隔为t=5T=0.1 s,根据匀变速直线运动推论:某段时间内中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度,可得vD== m/s=0.559 m/s;

②根据题中提供的各点速度数值,描点连线如图所示:

③根据v-t图线斜率表示加速度,可求得物体的加速度大小为a=k== m/s2≈0.800 m/s2。

(2)①利用所有数据运用逐差法求物体加速度的计算公式为a==;

②根据上式,代入题中已知相关数据求得物体的加速度大小为a≈0.632 m/s2。

2.答案　(1)10.60　(2)0.43　(3)见解析　(4)0.49

解析　(1)由题图乙可知x5=10.60 cm;

(2)根据匀变速直线运动的推论:某段时间内中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度,可知打点计时器打下计数点7时小车的瞬时速度为v7==0.43 m/s;

(3)由各计数点对应的刻度值可得Δx=x23-x12=x34-x23=x45-x34≈0.50 cm,可知在误差允许的范围内,相邻相等时间间隔内的位移差是定值,故小车做匀加速直线运动;

(4)由运动学公式可得小车的加速度为a===0.49 m/s2。

3.答案　(1)从右向左　(2)0.21　　0.038

解析　(1)小车在水平桌面上做减速运动,由题图(b)知,从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小,所以小车在桌面上是从右向左运动的;

(2)已知滴水计时器30 s内刚好滴下45滴水滴,所以相邻两水滴间的时间间隔为T= s= s,小车运动到A点位置时的速度为vA= m/s=0.21 m/s;根据逐差法可得小车的加速度大小a=,解得a=0.038 m/s2。

4.答案　(1)s0=t0　(2)=v1+at　遮光条经过光电门a时滑块的速度　2k

解析　(1)滑块做匀变速直线运动,可根据平均速度公式求位移,于是有s0=t0。

(2)根据匀变速直线运动位移与时间的关系,有s=v1t+at2,可得=v1+at;根据表达式可知-t图线的纵截距为b=v1,即遮光条经过光电门a时滑块的速度,图线斜率k=a,可得a=2k。